Amplificador operacional inversor

opam electronica

Ya hemos visto que el amplificador operacional o op-amp en lazo abierto puede tener ganancias idealmente infinitas. Para que la salida no esté siempre saturada, podemos conectar un resistor entre la salida y el terminal inversor del amplificador: a ésta configuración se la conoce como lazo cerrado. Hoy, veremos una de sus principales aplicaciones en lazo cerrado: el amplificador operacional inversor.

A los amplificadores en lazo cerrado también se les conoce como amplificadores realimentados negativamente. Lo de “realimentados” viene de devolver a la entrada una pequeña parte de la salida. Lo de “negativamente”, porque esta realimentación se lleva a la entrada inversora del op-amp.

Éste tipo de realimentación nos permite miles de aplicaciones. Piensa que, cuando la tensión diferencial de entrada crezca, la salida también lo hará, realimentando la entrada negativa y haciendo reducir la tensión diferencial de la entrada nuevamente. Por ésto se dice que el feedback negativo en un amplificador operacional FUERZA que la tensión diferencial de entrada sea 0 V.

¿Cómo funciona un amplificador operacional inversor?

En la imagen mostrada a continuación podemos ver un circuito amplificador op-amp inversor con una determinada ganancia controlada de voltaje. La señal de entrada se aplica a través de un resistor a la pata inversora. Además, la salida se realimenta a través de otro resistor a la entrada inversora. Por el contrario, el pin no-inversor va conectado directamente a tierra.

amplificador circuito inversor

Como ya sabemos, las leyes del amplificador operacional ideal pueden sernos de mucha ayuda para comprender el funcionamiento de configuraciones que no hayamos visto nunca.

Uno de los parámetros ideales que más simplifican el análisis de circuitos con amplificadores integrados es el concepto de impedancia de entrada infinita. Si la impedancia de entrada es muy grande, quiere decir que NO entra corriente en ninguno de los pines de entrada. Por ley de ohm, si circulan 0 A entre los dos pines de entrada, quiere decir que NO hay caída de tensión entre el pin inversor (-) y el no-inversor (+).

Sabiendo por tanto que los dos pines deben tener la misma tensión, y que la entrada no-inversora está conectada a tierra, el voltaje en ambos pines de entrada es de 0 V. A ésto se le conoce como “masa virtual”.

Análisis y fórmulas del circuito amplificador inversor

amplificador operacional 741

El funcionamiento del amplificador inversor es muy sencillo de entender. Tan solo tenemos que partir de la premisa de masa virtual explicada anteriormente.

Sabemos que, al tener una impedancia de entrada infinita, no habrá corriente entrando a los pines de entrada del op-amp. Eso quiere decir que la corriente que pasa por ambos resistores es la misma.

formulas amplificador inversor

También sabemos que en la entrada inversora (-) tenemos 0 V, es una masa virtual. Por tanto, la caída de tensión en Ri es exactamente Vin. Por ley de ohm:

circuito integrado amplificador

Y de la misma manera pero en la otra resistencia, el voltaje a través de Rf es -Vout

diseño amplificador operacional inversor

Y como sabemos, la corriente por ambas resistencias es la misma. Despejando e igualando:

formulas amplificador lazo cerrado

Y por tanto, re-ordenando, la ganancia en lazo cerrado queda:

ganancia opamp inversor

Como ves, ahora la ganancia del amplificador está controlada por los elementos externos que le coloquemos. Es por ello que las aplicaciones en lazo cerrado son más numerosas que en lazo abierto: desde amplificadores de audio, adquisición de señales para sistemas como Arduino y muchas más.

A continuación, te dejamos un vídeo en el que puedes ampliar un poco más tu entendimiento de estos amplificadores electrónicos inversores basados en op-amp:

¿Te ha parecido útil éste análisis del amplificador operacional como inversor? ¡No te olvides de dejar un comentario!