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E4
Amplificadores operacionales: amplificador diferencial, fuente de corriente constante, características, tipos y circuitos prácticos
ANA
Objetivos
Al terminar este tema sabrás: (1) qué es un amplificador diferencial y por qué está en el corazón del operacional; (2) las características del operacional ideal y en qué se queda el real; (3) las dos reglas de oro de la realimentación negativa, que resuelven casi todos los circuitos; (4) calcular inversor, no inversor, seguidor, sumador y restador; (5) reconocer un integrador y un derivador por su forma de onda; (6) montar una fuente de corriente constante; y (7) elegir el tipo de operacional adecuado.
⚠ Cae en examen, y cae calculando. Seis preguntas del teórico y una del práctico, y cinco de las siete llevan esquema. Dos son el amplificador diferencial con las cuatro resistencias iguales, una es el integrador, otra la fuente de corriente constante —los dos primeros epígrafes que nombra el Anexo 2— y solo una es de teoría pura. Este tema se prepara con lápiz.
Sección 1 · El amplificador diferencial
1.1 Qué hace
Un amplificador diferencial amplifica la diferencia entre sus dos entradas e ignora lo que tengan en común:
Vsal = A · (V⁺ − V⁻)
Esa es toda la idea, y de ella salen dos consecuencias que valen para el resto del tema y para media instalación de audio:
- Si las dos entradas suben lo mismo, la salida no se mueve. A eso se le llama rechazo en modo común, y se mide en decibelios (CMRR).
- Por eso el cableado balanceado de audio funciona: la señal viaja por dos conductores en oposición de fase y el ruido que se induce por el camino entra igual en los dos. Como es común, el receptor diferencial lo resta y lo elimina. Es la razón física del XLR y del par trenzado, y se vuelve a ver en E12 y en E14.
1.2 Dentro del operacional
Un amplificador operacional es, en el fondo, un amplificador diferencial de ganancia enorme seguido de etapas de ganancia y de una etapa de salida. Tiene:
- Dos entradas: la no inversora (+) y la inversora (−).
- Una salida.
- Dos patillas de alimentación, normalmente simétrica (±12 V, ±15 V), que en los esquemas del examen aparecen como +12V y −12V.
La alimentación simétrica es la que permite que la salida pueda ser positiva y negativa, y marca además el techo: la salida nunca puede pasar de la tensión de alimentación. Cuando lo intenta, el operacional satura y se queda pegado cerca de un raíl.
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