Características y funcionamiento del amplificador no inversor todo lo que necesitas saber
Espero que estés disfrutando de este breve curso sobre Amplificadores Operacionales. En este nuevo segmento, hablaremos sobre la configuración conocida como amplificador no inversor. A pesar de tener similitudes con su versión hermana, el amplificador inversor, su principio de funcionamiento es completamente diferente.
El amplificador en modo no inversor definición y funcionamiento
La configuración no inversora es una de las más comunes, aparte del amplificador inversor, y sirve como base para otras configuraciones de amplificación.
En este caso, el amplificador no inversor aumenta cualquier señal eléctrica multiplicándola por una constante conocida como ganancia (Av).
A diferencia del amplificador inversor, esta configuración no altera la fase de la señal de entrada. Además, otra diferencia clara es que la entrada de señal se encuentra en el pin no inversor del amplificador.
Diseño básico del amplificador noinversor en la figura
Uso de fuentes de corriente directa y alternada en un circuito
Para este ejemplo, se ha optado por emplear una fuente de corriente directa. Sin embargo, es importante destacar que este circuito también puede ser utilizado con fuentes de entrada de corriente alterna. No obstante, si se desean utilizar entradas con componentes negativos, será necesario que el amplificador operacional esté alimentado por dos fuentes distintas: una positiva y una negativa.
Por lo tanto, se debe realizar una selección cuidadosa del amplificador operacional a utilizar, ya que no todos los dispositivos electrónicos son aptos para ser alimentados mediante una fuente negativa.
Descubriendo el funcionamiento del amplificador en configuración no inversora
La electrónica moderna cuenta con una herramienta indispensable: los amplificadores. Estos dispositivos son capaces de aumentar la amplitud de una señal eléctrica. Uno de los tipos más comunes es el amplificador no inversor. En este artículo, descubriremos cómo funciona y cuáles son sus principales características.
El amplificador no inversor se destaca por su alta impedancia de entrada y baja impedancia de salida. Esto significa que es capaz de recibir señales de baja amplitud sin afectar su calidad y entregar señales amplificadas de mayor amplitud sin distorsión. Además, este tipo de amplificador proporciona una ganancia de tensión positiva, es decir, la señal de salida es una amplificación de la señal de entrada.
En términos técnicos, el amplificador no inversor consta principalmente de un amplificador operacional (op-amp), resistencias y una fuente de alimentación. La señal de entrada se conecta al terminal no inversor del op-amp, mientras que la señal de salida se toma del terminal de salida. La resistencia conectada entre el terminal de salida y el terminal no inversor es la que determina la ganancia del amplificador.
Desvelando el cálculo de la ganancia en un amplificador operacional tipo no inversor
La ganancia del amplificador no inversor puede ser calculada mediante la siguiente fórmula: Ganancia = 1 + (Rf/Ri). Por lo tanto, al elegir los valores adecuados para las resistencias, podemos ajustar la ganancia según nuestras necesidades.
Otra ventaja del amplificador no inversor es su alta estabilidad, ya que no depende de los cambios en la impedancia de las cargas externas. Sin embargo, una de sus limitaciones es que no permite una ganancia mayor a la unidad, ya que la señal de salida siempre será menor que la señal de entrada.
El amplificador no inversor: una herramienta esencial en electrónica
El amplificador no inversor es uno de los circuitos más utilizados en el ámbito de la electrónica. Su principal función es amplificar una señal de entrada sin invertirla, lo que lo convierte en una herramienta esencial en diferentes aplicaciones.
Para entender su funcionamiento, es importante conocer sus componentes principales: un amplificador operacional y dos resistencias, una de realimentación (Rf) y otra de entrada (Ri). A diferencia de otros circuitos, en el amplificador no inversor la señal de entrada se conecta al terminal no inversor (+) del amplificador operacional, mientras que la señal de salida se obtiene en el terminal de salida (Vout).
Una de las principales ventajas del amplificador no inversor es su alta ganancia, lo que le permite amplificar señales de baja amplitud con gran precisión. Además, gracias a su alta impedancia de entrada, este circuito evita las atenuaciones indeseadas y no carga la señal de entrada.
La ganancia del amplificador no inversor puede calcularse mediante la fórmula Ganancia = 1 + (Rf/Ri). De este modo, al elegir los valores adecuados para las resistencias, es posible ajustar la ganancia según las necesidades de cada aplicación.
Otra de las ventajas del amplificador no inversor es su alta estabilidad, ya que no se ve afectado por los cambios en la impedancia de las cargas externas. Sin embargo, tiene una limitación: no permite una ganancia mayor a la unidad, lo que significa que la señal de salida siempre será menor que la señal de entrada.
Principio de operacióneditar
La estructura interna de los amplificadores operacionales
es esencialmente igual, aunque varían en diseño según el fabricante y el producto.
Dicha estructura está compuesta por tres etapas y consta de dos entradas: una no inversora (+)
y otra inversora (–) con tensiones V+ y V− respectivamente.
En un escenario ideal, el dispositivo amplifica solamente la diferencia de
tensión entre ambas entradas, conocida como tensión de entrada diferencial (Vin=V+−V−).
La tensión de salida del amplificador, denominada Vout,
se calcula mediante la ecuación:
Vout = (AOL)(Vin)
Donde AOL representa la ganancia del dispositivo en la condición de lazo abierto, es decir, sin
realimentación. En ciertos amplificadores diferenciales, existen dos salidas con un desfase de 180° para su uso en aplicaciones especiales.
Sumadorestador
El uso conjunto de los amplificadores de suma inversora y no inversora, con la topología del amplificador diferencial, permite conseguir un circuito sumador/restador. Por lo general, en este tipo de circuito todas las resistencias tienen el mismo valor, como se muestra en la Figura(PageIndex{28}).
Las entradas inversoras son de 1 a través(m), mientras que las entradas no inversoras van desde(m+1) hasta(n). Este circuito puede ser analizado mediante la combinación de las ecuaciones previas (ref{4.9}) a través de(ref{4.11}) empleando el Teorema de Superposición. Los detalles se plantean como ejercicio (Problema 4.45). En el caso en que todas las resistencias tengan el mismo valor, las ponderaciones de las entradas son unitarias y la salida se obtiene mediante la siguiente expresión:
(V_{out} = V_{1} - V_{2} + V_{3} - ... + V_{n} )
En otras palabras, el voltaje de salida puede entenderse como la resta entre la suma de las entradas inversoras y la suma de las entradas no inversoras.
Técnica universal para analizar amplificadores no invertidos
Bueno, ya estás preparado para adentrarte en el análisis general. ¿Qué te parece si ponemos en práctica lo aprendido con un ejemplo? De esta manera, no habrá dudas.
Diferencia entre señal de salida y señal de entrada en un amplificador no inversor
Si observamos la señal en un osciloscopio, podremos apreciar los distintos patrones que se generan por la salida del amplificador operacional no inversor. Las señales de entrada, marcadas en amarillo, y las de salida, representadas en azul, presentan el siguiente aspecto:
Usos del amplificador de entrada positiva
La configuración que te presento a continuación es ampliamente utilizada para amplificar señales de voltaje en sensores, en especial en aquellos que trabajan con voltajes.
Esta práctica se debe a la posibilidad de controlar la ganancia que ofrece el amplificador operacional.
Utilizar el amplificador operacional en su configuración no inversora es realmente sencillo, ya que cada fórmula describe su comportamiento y nos permite comprender cómo la señal de salida se encuentra en fase con la entrada.
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Implementación de un amplificador noinversor en Multisim un caso práctico
Ejemplo de simulación de amplificador no-inversor en Multisim:En esta simulación, se muestra un amplificador en su configuración no-inversora. En el ejemplo, se simula una entrada de 100mV.
La ganancia de este amplificador es 2 debido a que las resistencias de ganancia son iguales, tal como se puede observar en la primera fórmula del tutorial.
Cabe destacar el hecho de que el voltaje de salida puede tener un offset, es decir, puede presentar un voltaje aún cuando la señal de entrada es de 0V.
