El Amplificador Inversor


Un amplificador operacional ¬ęideal¬Ľ es un dispositivo con una serie de caracter√≠sticas especiales:

  • Ganancia infinita en bucle abierto
  • Resistencia de entrada infinita
  • Resistencia de salida nula
  • Ancho de banda infinito
  • Offset nulo

Amplificador Operacional

En líneas generales podemos decir que se trata de un dispositivo con tres terminales, dos entradas de alta impedancia, una llamada entrada inversora (V-) y otra entrada no inversora (V+), y un terminal de salida (Vo) que puede suministrar tanto voltaje como corriente.

Como la ganancia es tan alta en bucle abierto provoca que el amplificador sea inestable y dif√≠cil de controlar. Una se√Īal de entrada muy peque√Īa, de incluso de unos pocos microvoltios (őľV), bastar√≠a para que el voltaje de salida se saturara y oscilara perdiendo el control completo de la salida. Por este motivo, aparecen configuraciones como la inversora que consiguen dar estabilidad al circuito.

‚ĄĻ ¬ŅQu√© es un amplificador inversor?

Un amplificador inversor, tambi√©n conocido como amplificador operacional inversor, es un tipo de circuito que produce una se√Īal de salida invertida frente a la de entrada. Como veremos m√°s adelante esta se√Īal puede ser amplificada, igualada o reducida dependiendo de la configuraci√≥n de resistencias que pongamos.

El amplificador operacional inversor es muy empleado ya que consigue que la interferencia de ruidos sea pr√°cticamente nula y tiene una gran respuesta transitoria. Es empleado principalmente en circuitos osciladores.

En la siguiente imagen puedes ver la típica configuración de un amplificador operacional inversor haciendo uso de dos resistencias.

Amplificador Inversor

Este circuito en lazo cerrado reduce el potencial máximo de ganancia del amplificador, sin embargo, permite controlar con precisión dicha ganancia y así dar estabilidad. Como veremos a continuación, la ganancia del circuito vendrá determinada por una serie de puntos a tener en cuenta.

Para simplificar la operativa y así averiguar los aspectos fundamentales de nuestro circuito amplificador inversor vamos a suponer dos cosas (aunque en la realidad no sea así podemos despreciar su influencia):

  • No fluye corriente hacia los terminales de entrada V- y V+
  • La tensi√≥n en V- y V+ es la misma

En base a ello, tenemos lo siguiente:

Amplificador Inversor Fómula

 

V_{-} = V_{+}= 0V

Aplicando la Ley de Ohm:

I_{1}=\frac{V_{i}-V_{-}}{R_{1}}=\frac{V_{i}-0}{R_{1}}=\frac{V_{i}}{R_{1}}

I_{1}=\frac{V_{-}-V_{o}}{R_{2}}=\frac{0-V_{o}}{R_{2}}=\frac{-V_{o}}{R_{2}}

Si igualamos ambas fórmulas tenemos que:

\frac{V_{i}}{R_{1}} = \frac{-V_{o}}{R_{2}}

 

Con estos datos podemos ya averiguar la tensión de salida en base a la tensión de entrada y la ganancia del circuito:

  • Voltaje de salida:

V_{o} = - V_{i} \cdot {\frac{R_{2}}{R_{1}}}

  • Ganancia del circuito:

A_{v} = - {\frac{R_{2}}{R_{1}}}

Por tanto, podemos afirmar que la se√Īal de salida va a estar invertida frente a la de entrada y condicionada de manera proporcional a la relaci√≥n entre las dos resistencias del circuito.

ūüď̬†Ejemplo

Una vez analizado como funciona un amplificador operacional inversor vamos a ver un ejemplo y calcular cuál sería la ganancia en el siguiente circuito.

Amplificador Inversor Ejemplo

C√°lculo de la ganancia:

A_{v} = - {\frac{100k\Omega }{10k\Omega }} = -10

 

Esto nos quiere decir que la se√Īal de entrada se ha amplificado en 10 y se ha invertido.

Si queremos averiguar a cuántos decibelios equivaldría esta ganancia es tan sencillo como aplicar la siguiente fórmula:

20 \log (A_{v}) = 20 \log (10) = 20 dB

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