Amplificador operacional inversor. Amplificadores operacionales en circuitos lineales.
Hay muchos temas importantes en un curso de electrónica. Hoy intentaremos comprender los amplificadores operacionales.
Empecemos desde el principio. Un amplificador operacional es una "cosa" que le permite operar con señales analógicas de todas las formas posibles. Los más simples y básicos son la amplificación, atenuación, suma, resta y muchos otros (por ejemplo, diferenciación o logaritmo). La gran mayoría de las operaciones en amplificadores operacionales (en lo sucesivo, amplificadores operacionales) se realizan mediante retroalimentación positiva y negativa.
En este artículo consideraremos cierto amplificador operacional "ideal", porque No tiene sentido cambiar a un modelo específico. Por ideal se entiende que la resistencia de entrada tenderá a infinito (por lo tanto, la corriente de entrada tenderá a cero), y la resistencia de salida, por el contrario, tenderá a cero (esto significa que la carga no debería afectar el voltaje de salida ). Además, cualquier amplificador operacional ideal debería amplificar señales de cualquier frecuencia. Bueno, y lo más importante, la ganancia en ausencia de retroalimentación también debería tender al infinito.
Ve al punto
Un amplificador operacional suele estar simbolizado en los diagramas por un triángulo equilátero. A la izquierda están las entradas, que están marcadas con "-" y "+", a la derecha está la salida. Se puede aplicar voltaje a cualquiera de las entradas, una de las cuales cambia la polaridad del voltaje (por eso se llama inversora), la otra no (es lógico suponer que se llama no inversor). La fuente de alimentación del amplificador operacional suele ser bipolar. Normalmente, los voltajes de suministro positivos y negativos tienen el mismo valor (¡pero de diferente signo!).En el caso más simple, puede conectar fuentes de voltaje directamente a las entradas del amplificador operacional. Y luego el voltaje de salida se calculará según la fórmula:
, donde es el voltaje en la entrada no inversora, es el voltaje en la entrada inversora, es el voltaje de salida y es la ganancia de bucle abierto.
Veamos el amplificador operacional ideal desde el punto de vista de Proteus.
Te sugiero que "juegues" con él. Se aplicó un voltaje de 1 V a la entrada no inversora. Para invertir 3V. Usamos un amplificador operacional "ideal". Entonces obtenemos: . Pero aquí tenemos un limitador, porque no podremos amplificar la señal por encima de nuestro voltaje de suministro. Por lo tanto, todavía obtendremos -15 V en la salida. Resultado:
Cambiemos la ganancia (para que me creas). Deje que el parámetro Ganancia de voltaje sea igual a dos. El mismo problema está claramente resuelto.
Aplicación de amplificadores operacionales en la vida real utilizando el ejemplo de amplificadores inversores y no inversores.
Hay dos de estos principal normas:I. La salida del amplificador operacional tiende a hacer que el voltaje diferencial (la diferencia entre el voltaje en las entradas inversoras y no inversoras) sea cero.
II. Las entradas del amplificador operacional no consumen corriente.
La primera regla se implementa mediante retroalimentación. Aquellos. el voltaje se transfiere de la salida a la entrada de tal manera que la diferencia de potencial se vuelve cero.
Estos son, por así decirlo, los "cánones sagrados" en el tema OU.
Y ahora, más concretamente. amplificador inversor se ve exactamente así (preste atención a cómo están ubicadas las entradas):
Con base en el primer “canon” obtenemos la proporción:
, y después de "hacer un poco de magia" con la fórmula, derivamos el valor de la ganancia del amplificador operacional inversor:
La captura de pantalla anterior no necesita ningún comentario. Simplemente conecte todo y compruébelo usted mismo.
La siguiente etapa es no inversor amplificador.
Aquí también todo es sencillo. El voltaje se aplica directamente a la entrada no inversora. La retroalimentación se suministra a la entrada inversora. El voltaje en la entrada inversora será:
, pero aplicando la primera regla, podemos decir que
Y nuevamente, el conocimiento "grandioso" en el campo de las matemáticas superiores nos permite pasar a la fórmula:
Te daré una captura de pantalla completa que puedes verificar si lo deseas: 
Finalmente, te daré un par de circuitos interesantes para que no tengas la impresión de que los amplificadores operacionales sólo pueden amplificar voltaje.
Seguidor de voltaje (amplificador de búfer). El principio de funcionamiento es el mismo que el de un repetidor de transistores. Utilizado en circuitos de carga pesada. Además, se puede utilizar para resolver el problema de adaptación de impedancia si el circuito contiene divisores de voltaje no deseados. El esquema es simple hasta el punto de ser genial: 
Amplificador sumador. Se puede utilizar si necesita sumar (restar) varias señales. Para mayor claridad, aquí hay un diagrama (nuevamente, preste atención a la ubicación de las entradas): 
Además, preste atención al hecho de que R1 = R2 = R3 = R4 y R5 = R6. La fórmula de cálculo en este caso será: (familiar, ¿no?)
Así, vemos que los valores de tensión que se suministran a la entrada no inversora “adquieren” un signo más. En el invertido, menos.
Conclusión
Los circuitos amplificadores operacionales son extremadamente diversos. En casos más complejos, puede encontrar circuitos de filtro activo, ADC y dispositivos de muestreo de almacenamiento, amplificadores de potencia, convertidores de corriente a voltaje y muchos otros circuitos.Lista de fuentes
Una breve lista de fuentes que le ayudarán a acostumbrarse rápidamente tanto a los amplificadores operacionales como a la electrónica en general:Wikipedia
P. Horowitz, W. Hill. "El arte del diseño de circuitos"
B. panadero. "Lo que un desarrollador digital necesita saber sobre la electrónica analógica"
Apuntes de conferencias sobre electrónica (preferiblemente los suyos propios)
ACTUALIZACIÓN: Gracias OVNI por la invitación
Amplificadores de potencia. Circuitos lineales basados en amplificadores operacionales.
Los amplificadores operacionales se utilizan ampliamente en dispositivos electrónicos analógicos. Es conveniente considerar las funciones implementadas por un amplificador operacional con OOS si imaginamos el amplificador operacional en forma de un modelo ideal en el que:
- La resistencia de entrada del amplificador operacional es infinita, las corrientes de los electrodos de entrada son cero (Rin > ∞, i+ = i- = 0).
- La impedancia de salida del amplificador operacional es cero, es decir El amplificador operacional en el lado de entrada es una fuente de voltaje ideal (Rout = 0).
- La ganancia de voltaje (ganancia de voltaje diferencial) es infinita y la señal diferencial en el modo de amplificación es cero (no cortocircuite los cables del amplificador operacional).
- En el modo de saturación, el voltaje de salida es igual en magnitud al voltaje de suministro y el signo está determinado por la polaridad del voltaje de entrada. Es útil señalar que en el modo de saturación no siempre se puede suponer que la señal diferencial sea cero.
- La señal de modo común no tiene ningún efecto sobre el amplificador operacional.
- El voltaje de compensación cero es cero.
amplificador inversor op amp
El circuito de un amplificador inversor cubierto por retroalimentación de voltaje en paralelo se muestra en las figuras:
OOS se realiza conectando la salida del amplificador a la entrada con la resistencia R2.
En la entrada inversora del amplificador operacional, se suman las corrientes. Dado que la corriente de entrada del amplificador operacional i- = 0, entonces i1 = i2. Dado que i1 = Uin /R1 e i2 = -Uout /R2, entonces. Ku = = -R2/R1. El signo "-" indica que el signo del voltaje de entrada está invertido.
En la Figura (b), la resistencia R3 se incluye en el circuito de entrada no inversor para reducir la influencia de las corrientes de entrada del amplificador operacional, cuya resistencia se determina a partir de la expresión:
La impedancia de entrada del amplificador a bajas frecuencias es aproximadamente igual a Rin.os = ≈ R1
Resistencia de salida Rout.os = significativamente menor que Rout del propio amplificador operacional.
Amplificador operacional no inversor
En la figura se muestra el circuito de un amplificador no inversor cubierto por retroalimentación de voltaje en serie:
OOS se implementa utilizando resistencias R1, R2.
Utilizando los supuestos previamente aceptados para el modelo ideal, obtenemos
Resistencia de entrada: Rin.os → ∞
Resistencia de salida: Rout.os = → 0
La desventaja de la amplificación es la presencia en las entradas de una señal de modo común igual a Uin.
Seguidor de voltaje en amplificador operacional
El circuito repetidor obtenido del circuito amplificador no inversor, con R1 → ∞, R2 → 0, se muestra en la figura:
Coeficiente β = 1, Ku.oc = K/1+K ≈ 1, es decir el voltaje en la entrada y salida del amplificador operacional es igual: Uin = Uout.
Sumador de voltaje en el amplificador operacional (sumador inversor)
El circuito de un amplificador inversor con circuitos de entrada adicionales se muestra en la figura:
Considerando que i+ = i- = 0, ioc = - Uout /Roс = Uin1 /R1 + Uin2 /R2 + ... + Uin /Rn, obtenemos: Uout = -Roс (Uin1 /R1 + Uin2 /R2 + .. .+Uin/Rn)
Si Roс = R1 = R2 = ... = Rn, entonces Uout = - (Uin1 + Uin2 + ... + Uinn).
El amplificador operacional funciona en modo lineal.
Para reducir la influencia de las corrientes de entrada del amplificador operacional, se incluye una resistencia Re (que se muestra como una línea de puntos en la figura) con resistencia: Re = R1//R2//…//Rn//Roc en la entrada no inversora. circuito.
Amplificador sustractivo de amplificador operacional
El circuito amplificador con entrada diferencial se muestra en la figura:
El amplificador es una combinación de amplificadores inversores y no inversores. En el caso considerado, la tensión de salida se determina a partir de la expresión:
Usal = Uin2 R3/(R3+R4) (1+R2/R1) - Uin1 R2/R1
Cuando R1 = R2 = R3 = R4: Uout = Uin2 - Uin1 – es decir Depende de la diferencia entre las señales de entrada.
amplificador integrador op amp
El circuito integrador, en el que se instala un condensador en el circuito OOS, se muestra en la figura:
Supongamos que se suministre un pulso rectangular Uin a la entrada. En el intervalo t1...t2, la amplitud Uin es igual a U. Dado que la corriente de entrada del amplificador operacional es cero, entonces |iin | = |-ic |, iin = Uin /R1, ic = C dUout /dt.
Uin /R1 = C dUsal /dt o 
donde Uout (0) es el voltaje en la salida (condensador C) al inicio de la integración (en el momento t1).
τ = R1 · C – constante de tiempo de integración, es decir tiempo durante el cual Uout cambiará en la cantidad ΔUout = U.
Por tanto, la tensión de salida en el intervalo t1...t2 cambia según una ley lineal y representa la integral de la tensión de entrada. La constante de tiempo debe ser tal que hasta el final de la integración Uout< Eпит .
amplificador de diferenciación
Intercambiando R1 y C1 en la integral, obtenemos un circuito amplificador diferenciador:
Por analogía con el amplificador integrador, escribimos:
Ic = C dUin /dt, IR2 = -Usal /R
Porque |ic | = |-IR2 |, luego Uout = - CR dUin /dt
τ = CR – constante de diferenciación.
El uso de amplificadores operacionales está lejos de limitarse a los circuitos anteriores.
Filtros activos
En electrónica, un dispositivo se usa ampliamente para aislar una señal útil de varias señales de entrada y al mismo tiempo atenuar las señales de interferencia mediante el uso de filtros.
Los filtros se dividen en no pasivos, fabricados a base de condensadores, inductores y resistencias, y activos, a base de transistores y amplificadores operacionales.
Los filtros activos se utilizan comúnmente en electrónica de la información. El término "activo" se explica por la inclusión en el circuito RLC de un filtro de elemento activo (de un transistor o amplificador operacional) para compensar las pérdidas en los elementos pasivos.
Un filtro es un dispositivo que pasa señales en la banda de paso y las retrasa en el resto del rango de frecuencia.
Según el tipo de respuesta de frecuencia, los filtros se dividen en filtros de paso bajo (LPF), filtros de paso alto (HPF), filtros de paso de banda y filtros de muesca.
El diagrama del filtro de paso bajo más simple y su respuesta de frecuencia se muestran en la figura:
En la banda de paso 0 - fc, la señal útil pasa a través del filtro de paso bajo sin distorsión.
Fс – fз – franja de transición,
fз - ∞ – detener la banda,
fс – frecuencia de corte,
fз – frecuencia de retardo.
El filtro de paso alto permite el paso de señales de alta frecuencia y bloquea las señales de baja frecuencia.
Un filtro de paso de banda pasa señales de una banda de frecuencia ubicada en alguna parte interior del eje de frecuencia.
El circuito de filtrado se llama puente de Viena. A frecuencia f0 =
El puente de Viena tiene un coeficiente de transmisión β = 1/3. Con R1 = R2 = R y C1 = C2 = C
Un filtro de muesca no permite el paso de señales dentro de una determinada banda de frecuencia y permite el paso de señales en otras frecuencias.
El circuito de filtro se llama puente en T doble desequilibrado.
Donde R1 = R2 = R3 = R, C1 = C2 = C3 = C.
Como ejemplo, considere un filtro de paso bajo activo de dos polos (según el número de condensadores).
El amplificador operacional funciona en modo lineal. Al calcular, se especifica fс. La ganancia en la banda de paso debe satisfacer la condición: K0 ≤ 3.
Si tomamos C1 = C2 = C, R1 = R2 = R, entonces C = 10/fc, donde fc está en Hz, C está en µF,
Para obtener un cambio más rápido en la ganancia fuera de la banda de paso, se conectan circuitos similares en serie.
Al intercambiar las resistencias R1, R2 y los condensadores C1, C2, obtenemos un filtro de paso alto.
amplificadores selectivos
Los amplificadores selectivos le permiten amplificar señales en un rango limitado de frecuencias, resaltando las señales útiles y atenuando todas las demás. Esto se logra mediante el uso de filtros especiales en el circuito de retroalimentación del amplificador. En la figura se muestra el circuito de un amplificador selectivo con un puente doble en forma de T en un circuito de retroalimentación negativa:
El coeficiente de transmisión del filtro (curva 3) disminuye de 0 a 1. La respuesta de frecuencia del amplificador se ilustra en la curva 1. A la frecuencia cuasi-resonante, el coeficiente de transmisión del filtro en el circuito de retroalimentación negativa es cero, Uout es máximo. En frecuencias a la izquierda y derecha de f0, el coeficiente de transmisión del filtro tiende a la unidad y Uout = Uin. Por tanto, el filtro asigna la banda de paso Δf y el amplificador realiza la operación de amplificación analógica.
Generadores de armónicos
Los sistemas de control utilizan generadores de señales de varios tipos. Un generador de oscilación armónica es un dispositivo que crea un voltaje sinusoidal alterno.
El diagrama de bloques de dicho generador se muestra en la figura:
No hay señal de entrada. Usal = K · Uos .
Para que se produzcan oscilaciones sinusoidales, la condición de autoexcitación debe cumplirse sólo para una frecuencia:
K γ = 1 – equilibrio de amplitud,
φ + ψ = 2πn – equilibrio de fases,
donde K es la ganancia del amplificador,
γ – coeficiente de transmisión del enlace de retroalimentación positiva,
φ – cambio de fase para el amplificador,
ψ – cambio de fase para el circuito de retroalimentación,
norte = 0, 1, ...
Los principales generadores de señales sinusoidales son filtros, como el puente de Viena. En la figura se muestra un generador basado en amplificador operacional que contiene un puente de Viena:
El generador produce una señal sinusoidal con una frecuencia de .
A la frecuencia f0, el coeficiente de transmisión del filtro es β = 1/3. El amplificador debe tener una ganancia K ≥ 3, que está determinada por las resistencias R1 y R2. Un problema importante es la estabilización de la amplitud Uout, que está garantizada por la resistencia R3 y los diodos zener VD1 y VD2. En Uout bajo, el voltaje en VD1 y VD2 es menor que el voltaje de estabilización y R3 no está desviado por diodos zener. En este caso, K > 3 y Uout aumentan. Cuando el voltaje en los diodos Zener alcanza el voltaje de estabilización, uno u otro diodo Zener se abre y un par de diodos Zener desvía la resistencia R3. La ganancia se vuelve igual y el voltaje Uout comienza a disminuir, la ganancia vuelve a ser mayor que 3 y Uout disminuirá nuevamente, pero en la dirección opuesta. De esta forma los diodos zener evitan la saturación.
Al utilizar este generador, es recomendable conectar la carga a través de una cascada buffer.
Material de preparación para la certificación.Aplicación práctica de amplificadores operacionales. Primera parte.
Primera parte.
Hola a todos.
En este artículo discutiremos algunos aspectos de la aplicación práctica de los amplificadores operacionales en la vida diaria de un radioaficionado.
Sin perdernos en pensamientos y sin entrar en los densos fundamentos teóricos del funcionamiento del amplificador mencionado anteriormente, identifiquemos algunos términos y conceptos básicos que encontraremos en el futuro.
Entonces, un amplificador operacional. De ahora en adelante lo llamaremos amplificador operacional; de lo contrario, será demasiado vago escribirlo completo cada vez.
En los diagramas de circuitos, la mayoría de las veces se indica de la siguiente manera:
La figura muestra las tres salidas más importantes del amplificador operacional: dos entradas y una salida. Por supuesto, también hay pines de alimentación y, a veces, pines de corrección de frecuencia, aunque estos últimos son cada vez menos comunes: la mayoría de los amplificadores operacionales modernos lo tienen incorporado. Las dos entradas del amplificador operacional, inversora y no inversora, reciben el nombre de sus propiedades inherentes. Si aplicamos una señal a la entrada inversora, en la salida recibiremos una señal invertida, es decir, desplazada en fase 180 grados, reflejada; Si aplicamos una señal a la entrada no inversora, en la salida recibiremos una señal sin cambios de fase.
Además de las conclusiones principales, también hay tres propiedades principales del amplificador operacional; puedes llamarlas TriO (o LLC, como quieras): resistencia de entrada muy alta, ganancia muy alta (10 000 o más), salida muy baja resistencia. Otro parámetro muy importante del amplificador operacional se llama tasa de aumento de voltaje en la salida (tasa de aumento en burgués). En realidad, significa el rendimiento de un amplificador operacional determinado: qué tan rápido puede cambiar el voltaje de salida cuando cambia en la entrada.
Este parámetro se mide en voltios por segundo (V/seg).
Este parámetro es importante principalmente para los compañeros que construyen amplificadores ultrasónicos, ya que si el amplificador operacional no es lo suficientemente rápido, no podrá mantener el voltaje de entrada a altas frecuencias y se producirán distorsiones no lineales significativas. La mayoría de los amplificadores operacionales modernos de uso general tienen una velocidad de respuesta de 10 V/μs o superior. Para amplificadores operacionales de alta velocidad, este parámetro puede alcanzar un valor de 1000 V/μs.
Puede evaluar si un amplificador operacional en particular es adecuado para sus propósitos en función de la velocidad de respuesta de la señal utilizando la fórmula:
donde fmax es la frecuencia de la señal sinusoidal, Vmax es la tasa de aumento de la señal, Uout es el voltaje de salida máximo.
Bueno, ya no jalemos al gato por la cola, vayamos a la tarea principal de esta obra: dónde, de hecho, se pueden guardar estas cosas geniales y qué se puede obtener de ellas.
El primer circuito para encender el amplificador operacional es amplificador inversor.
El circuito amplificador de amplificador operacional más popular y más frecuente. La señal de entrada se aplica a la entrada inversora y la entrada no inversora se conecta al cable común.
La ganancia está determinada por la relación de resistencias R1 y R2 y se calcula mediante la fórmula:
¿Por qué "menos"? Porque, como recordamos, en un amplificador inversor la fase de la señal de salida es "espejo" de la fase de la entrada.
La resistencia de entrada está determinada por la resistencia R1. Si su resistencia es, por ejemplo, 100 kOhm, entonces la impedancia de entrada del amplificador será de 100 kOhm.
El siguiente diagrama es amplificador inversor con mayor impedancia de entrada.
El circuito anterior es bueno en todos los aspectos, con la excepción de un matiz: la relación entre la impedancia de entrada y la ganancia puede no ser adecuada para la implementación de ningún proyecto específico. Después de todo, lo que sucede es que digamos que necesitamos un amplificador con K=100. Luego, basándose en el hecho de que los valores de las resistencias deben estar dentro de límites razonables, tomamos R2 = 1 MOhm y R1 = 10 kOhm. Es decir, la impedancia de entrada del amplificador será de 10 kOhm, lo que en algunos casos no es suficiente.
En estos mismos casos, puede aplicar el siguiente esquema:
En este caso, la ganancia se calcula mediante la siguiente fórmula:
Es decir, con la misma ganancia, se puede aumentar la resistencia R1 y, por tanto, se puede aumentar la impedancia de entrada del amplificador.
La ganancia se determina de la siguiente manera:
En este caso, como puede ver, no hay desventajas: la fase de la señal en la entrada y en la salida es la misma.
La principal diferencia con el amplificador inversor es la mayor resistencia de entrada, que puede alcanzar 10 MΩ y más.
Si, al implementar este circuito en diseños prácticos, es necesario proporcionar un desacoplamiento de las etapas anteriores mediante corriente continua: instale un condensador de separación, entonces debe conectar una resistencia con una resistencia de aproximadamente 100 kOhm entre la entrada del amplificador operacional y el cable común, como se muestra en la figura.
El amplificador no inversor es un circuito amplificador operacional básico. Parece dolorosamente simple:
En este circuito, la señal se aplica a la entrada no inversora del amplificador operacional.
Entonces, para comprender cómo funciona este circuito, recuerde la regla más importante que se utiliza para analizar los circuitos de amplificadores operacionales: El voltaje de salida del amplificador operacional tiende a garantizar que la diferencia de voltaje entre sus entradas sea igual a cero..
Principio de funcionamiento
Entonces, denotamos la entrada inversora con la letra A:
Siguiendo la regla principal de los amplificadores operacionales, encontramos que el voltaje en la entrada inversora es igual al voltaje de entrada: U A = U pulg. UA se elimina de , que está formado por las resistencias R1 y R2. Por eso:
U A = U fuera R1/(R1+R2)
Porque U A =U en, lo entendemos U entrada = U salida R1/(R1+R2).
La ganancia de voltaje se calcula como K U = U fuera / U aporte.
Sustituimos aquí los valores obtenidos previamente y obtenemos que KU = 1+R2/R1.
Comprobando el trabajo en Proteus.
Esto también se puede comprobar fácilmente utilizando el programa Proteus. El diagrama se verá así:
Calculemos la ganancia. K U. K U = 1+R2/R1=1+90k/10k=10. Esto significa que nuestro amplificador debe aumentar la señal de entrada exactamente 10 veces. Comprobemos si esto es cierto. Aplicamos una sinusoide con una frecuencia de 1 kHz a la entrada no inversora y vemos qué tenemos en la salida. Para ello necesitamos un osciloscopio virtual:
La señal de entrada es una forma de onda amarilla y la señal de salida es una forma de onda rosa:
Como puede ver, la señal de entrada se ha amplificado exactamente 10 veces. La fase de la señal de salida sigue siendo la misma. Por lo tanto, dicho amplificador se llama NO invertir.
Pero, como dicen, hay un “PERO”. De hecho, los amplificadores operacionales reales tienen defectos de diseño. Dado que Proteus intenta emular componentes cercanos a los reales, veamos la respuesta de frecuencia de amplitud (AFC), así como la respuesta de frecuencia de fase (PFC) de nuestro amplificador operacional LM358.
Respuesta de frecuencia y respuesta de fase de un amplificador no inversor en LM358
En la práctica, para eliminar la respuesta de frecuencia, necesitamos aplicar una frecuencia desde 0 Hertz hasta algún valor final a la entrada de nuestro amplificador, y en la salida en este momento monitorear el cambio en la amplitud de la señal. En Proteus, todo esto se hace usando la función Respuesta de frecuencia:
En el eje Y tenemos ganancia y en el eje X tenemos frecuencia. Como habrás notado, la ganancia permaneció casi sin cambios hasta una frecuencia de 10 kHz, luego comenzó a caer rápidamente al aumentar la frecuencia. A una frecuencia de 1 MegaHertz, la ganancia era igual a la unidad. Este parámetro en el amplificador operacional se llama frecuencia de ganancia unitaria y se denota como f 1. Es decir, en esencia, el amplificador no amplifica la señal a esta frecuencia. Lo que se da en la entrada es lo que sale.
Al diseñar amplificadores, un parámetro importante es frecuencia de corte f gr. Para calcularlo necesitamos conocer la ganancia a la frecuencia K gr:
K gr = K Uo / √2 o = K Uo x 0,707, donde K Uo es la ganancia a una frecuencia de 0 Hertz (corriente continua).
Si miramos la respuesta en frecuencia, veremos que a frecuencia cero (en corriente continua) nuestra ganancia es 10. Calculamos Kgr.
K gr = 10 x 0,707 = 7,07
Ahora dibujamos una línea horizontal en el nivel 7.07 y miramos la intersección con el gráfico. Obtuve alrededor de 104 kHz. Construya un amplificador con una frecuencia de corte mayor que f gr No tiene sentido, ya que en este caso la señal de salida del amplificador se atenuará mucho.
También es muy fácil determinar la frecuencia de corte si trazas un gráfico en . La frecuencia de corte estará en el nivel K Uo -3dB. Es decir, en nuestro caso, a un nivel de 17dB. Como puedes ver, en este caso también obtuvimos una frecuencia de corte de 104 kHz.
Bien, parece que hemos resuelto la frecuencia de corte. Ahora bien, un parámetro como la respuesta de fase es importante para nosotros. En nuestro caso, parece que hemos obtenido un amplificador NO inversor. Es decir, el desfase entre la señal de entrada y salida debe ser cero. Pero, ¿cómo se comportará el amplificador a altas frecuencias (HF)?
Tomamos el mismo rango de frecuencia de 0 a 100 MHz y observamos la respuesta de fase:
Como puede ver, hasta 1 kHz el amplificador no inversor realmente funciona como debería. Es decir, las señales de entrada y salida se mueven en fase. Pero después de una frecuencia de 1 kHz, vemos que la fase de la señal de salida comienza a retrasarse. A una frecuencia de 100 kHz ya está unos 40 grados por detrás.
Para mayor claridad, la respuesta de frecuencia y la respuesta de fase se pueden colocar en un gráfico:
Además, en circuitos con un amplificador no inversor, a menudo se introduce una resistencia de compensación R K.
Está determinado por la fórmula:
y sirve para asegurar la igualdad de resistencia entre cada una de las entradas y tierra. Veremos esto con más detalle en el próximo artículo.
Con aportes de Jeer
24. Amplificador inversor de amplificador operacional.
25. Amplificador operacional no inversor.
El circuito amplificador no inversor se muestra en la Fig. 9.6. La expresión de la ganancia de tensión para este circuito se obtiene, de la misma forma que para el anterior, a partir de ecuaciones compiladas según la ley de Kirchhoff.
Teniendo en cuenta (9.13), la expresión para el factor de ganancia tendrá la forma
De ello se deduce que la ganancia de voltaje en un circuito amplificador no inversor es siempre mayor que 1. A diferencia del circuito amplificador inversor, en este circuito el amplificador operacional está cubierto por un circuito de retroalimentación de voltaje, en serie a través de la entrada. Por lo tanto, la resistencia de entrada de este circuito es significativamente mayor que la resistencia de entrada del amplificador operacional sin retroalimentación: 
La resistencia de salida se determina, como para el amplificador inversor, según (9.16).
26. Circuito sumador para amplificador operacional.
Los circuitos sumadores incluyen sumadores y circuitos de resta. Estos circuitos se utilizan para resolver ecuaciones algebraicas y en dispositivos de procesamiento de señales analógicas. Un sumador es un dispositivo en cuya salida se suman las señales suministradas a sus entradas. Los sumadores se construyen utilizando amplificadores inversores y no inversores.
sumador invertido
El circuito de un sumador inversor con tres señales de entrada se muestra en la figura. 11.10. Para simplificar el razonamiento, suponemos que R1=R2=R3=Roc. 
Dado que un amplificador operacional ideal tiene K U →∞, Rвx →∞, y la corriente de polarización es muy pequeña en comparación con la corriente de retroalimentación, entonces, de acuerdo con la ley de Kirchhoff, I1+I2+I3=Ios. (11.19) Debido al hecho de que la entrada inversora tiene un potencial prácticamente nulo, no existe influencia mutua de las señales de entrada. La expresión (11.19) se puede representar como Por lo tanto, la salida es la suma invertida de los voltajes de entrada. Si R1≠R2≠R3, entonces la salida es una suma invertida de los voltajes de entrada (11.20) con diferentes factores de escala. Un sumador inversor combina las funciones de un sumador y un amplificador manteniendo la simplicidad del circuito. La resistencia R sirve para compensar el cambio a cero en la salida del amplificador operacional causado por fluctuaciones temporales y de temperatura en la corriente de entrada. La resistencia R se elige de tal manera que las resistencias equivalentes conectadas a las entradas del amplificador operacional sean las mismas: R=Roc ||R1||R2||R3. 
Sumador no inversor
El circuito de un sumador no inversor, construido sobre la base de un amplificador no inversor, se muestra en la figura. 11.11. Dado que cuando U0 = 0 los voltajes en las entradas inversoras y no inversoras son iguales, entonces
Considerando que RvxOU en la entrada no inversora es muy grande, la corriente de entrada es igual a 0. Según la ley de Kirchhoff, podemos escribir
Si en el circuito (Fig. 11.11) todavía se suministran señales a las entradas inversoras, entonces el circuito realiza una operación de suma y resta. Para que el sumador funcione correctamente, es necesario equilibrar la ganancia inversora y no inversora, es decir asegurar la igualdad de las sumas de las ganancias de las partes inversoras y no inversoras del circuito.
27. Amplificador diferenciador en amplificador operacional.
Un amplificador diferenciador (diferenciador) está diseñado para obtener una señal de salida proporcional a la tasa de cambio de la señal de entrada. Al diferenciar una señal, el amplificador operacional debe pasar solo el componente alterno del voltaje de entrada, y la ganancia del enlace diferenciador debe aumentar a medida que aumenta la tasa de cambio del voltaje de entrada. El circuito de un diferenciador, en cuya entrada está conectado un condensador C y una resistencia en el circuito OS, se muestra en la Fig. 11.13. Suponiendo que el amplificador operacional es ideal, la corriente a través de la resistencia de retroalimentación se puede considerar igual a la corriente a través del capacitor Ic + Ir = 0,
, Entonces
El diferenciador considerado rara vez se utiliza debido a las siguientes desventajas:
1. Baja impedancia de entrada a altas frecuencias, determinada por la capacitancia C;
2. Nivel de ruido relativamente alto en la salida debido a la alta ganancia a altas frecuencias;
3. Tendencia a la autoexcitación. (este circuito puede ser inestable en el rango de frecuencia donde la respuesta de frecuencia del diferenciador (curva 1 en la figura 11.14), que tiene un aumento de 20 dB/dec, se cruza con la respuesta de frecuencia del amplificador operacional corregido, que tiene una disminución de −20 dB/dec (curva 2 en la figura 11.14). La característica amplitud-frecuencia de un sistema de bucle abierto en alguna parte del rango de frecuencia tiene 
disminución –40 dB/dec, que está determinada por la diferencia en la pendiente de las curvas 1 y 2, y el cambio de fase ϕ = –180°, que indica la posibilidad de autoexcitación.)
Para evitar la manifestación de estas deficiencias del diferenciador, se toman las siguientes decisiones de diseño del circuito:
1. La resistencia de retroalimentación es desviada por un capacitor, cuya capacitancia se selecciona de modo que la sección de la respuesta de frecuencia del amplificador operacional con una caída de -20 dB/dec comience a una frecuencia mayor que la frecuencia máxima del señal diferencial útil. Esto da como resultado una reducción de los componentes de ruido de alta frecuencia en la señal de salida. Dicha sección comienza en la frecuencia f=1/(2πRocCoc).
2. Se conecta una resistencia en serie con el condensador de entrada C, que limita la ganancia a altas frecuencias del diferenciador. Esto proporciona estabilidad dinámica y reduce la corriente capacitiva de entrada de la fuente de señal.
3. Uso de amplificadores operacionales con voltaje de polarización bajo y corrientes de entrada bajas, así como capacitores con corrientes de fuga bajas y resistencias de bajo ruido.
Un diagrama práctico del diferenciador y su respuesta en frecuencia se muestra en
arroz. 11.15. La introducción de la resistencia R conduce a la aparición de una sección horizontal en la respuesta de frecuencia (curva 1 en la figura 11.15b), donde la diferenciación no ocurre en frecuencias que exceden la frecuencia.
