Amplificador restador, análisis y funcionamiento

Simulador amplificador restador

Hola, con este simulador podrás comprobar tus resultados según el circuito descrito en este post, te recomiendo leer la teoría que te dejo más abajo para que comprendas al cien por ciento estos resultados.

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amplificador restador

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Amplificador restador, análisis y funcionamiento
Juan Carlos G2020-10-27

Hola de nuevo, el día de hoy veremos la configuración Amplificador Restador, como siempre aprenderemos ¿Qué es? Y como podemos analizar dicha configuración. Recuerda que este post forma parte del pequeño curso de Amplificadores Operacionales (AO) que estoy haciendo el cual te recomiendo revisar cada post.

Espero te sea de gran ayuda este post y si consideras adecuado, me ayudarías compartiendo en tus redes sociales para llegar más colegas.

 

 

Como es costumbre tratare de abarcar:

  • Definición.
  • Características.
  • Principio de funcionamiento.
  • Diagrama general de conexión.
  • Cálculos y formulas.
  • Ejemplo práctico.
  • Aplicaciones y usos.

 

¿Qué es un amplificador restador?

Para comenzar con la definición del amplificador restador y en general de todos los amplificadores, debemos recordar de manera breve la definición de un amplificador operacional.

El AO es un dispositivo electrónico de alta ganancia, el cual se encuentra establecido en corriente continua y consiste en dos entradas y una salida, esta salida es la diferencia de las dos entradas multiplicada por un factor de ganancia.

El amplificador restador es un tipo de AO de dos entradas, el AO restador utiliza ambas entradas (invertida y no invertida) para producir una salida igual a la diferencia entre las entradas, es decir, la señal que se obtiene en la salida es el resultado de la diferencia de las señales aplicadas en las entradas.

 

 

¿Cómo funciona el amplificador restador?

El principio de funcionamiento es sencillo, si al AO restador se les introducen señales a las dos entradas, el circuito operacional resta esas señales y posteriormente las amplifica.

  • Por ejemplo; si tenemos en una entrada un voltaje de 9v y en la otra 3v, el voltaje o señal de salida será 6v.

Algo que se debe tomar en cuenta al realizar el diseño, es saber si se desea realizar la amplificación de la diferencia, ya que, de ser el caso, tendríamos que variar el valor de las resistencias para obtener un amplificador diferencial. Más adelante veremos este detalle con profundidad.

 

🤔 La señal que se obtiene a la salida del AMP OP Restador ¿Es el resultado de la diferencia de las señales aplicadas en las entradas?

Elige una opción:

 

Características del amplificador restador

Algunas características importantes que vale la pena que reconozcas sobre estos circuitos operacionales son las siguientes:

  • Posee dos entradas: una entrada inversora (-) y otra no inversora (+).
  • En modo común, la ganancia para la señal es cero.
  • Posee 4 resistencias, las cuales influyen en el funcionamiento correcto del circuito y pueden disminuir los efectos de corriente de polarización.
  • Cada señal o voltaje de entrada es multiplicada por una ganancia.
  • Con la configuración de resistencias correcta, puede amplificar la diferencia de voltajes.

 

Método general de análisis del amplificador restador

Muy bien, después de esta pequeña introducción, podemos pasar a revisar un método general en que podemos analizar y resolver este circuito. así que pon mucha atención.

 

Diagrama general de conexión

Diagrama de conexiones generales del amplificador restador

 

Las configuraciones en la práctica real, las puedes realizar en diferentes amplificadores; como el LM741, LM324, LM358 (Cuando lo hagas, te recomiendo buscar y examinar la hoja de datos del dispositivo que utilizaras).

Las resistencias en el amplificador restador toman una importancia muy grande, ya que nos van a permitir distinguir una simplificación en la expresión que se utiliza para calcular la señal o voltaje de salida (Vo).

 

Como regla general en los amplificadores inversores tenemos

  1. Cuando las resistencias tienen un mismo valor R1 = R3 y R2 = R4.

VO = V2 - V1

Sencillo ¿no? En realidad, si tenemos las resistencias de un mismo valor, las expresiones referentes al cálculo de un voltaje de salida se simplifican; Sin embargo, ¿Qué pasa si sucede lo contrario? La expresión que se utiliza en esos casos es la siguiente:

  1. Cuando las resistencias tienen un valor diferente:

Formula de voltaje de salida del amp op restador

  1. Si nos encontramos con el caso donde R1=R2 y R3=R4, usamos otra expresión para calcular el voltaje de salida (V0) y para que quede más claro, en la siguiente imagen reemplazamos R3 y R4 para que, quede claro que, R1=R2 y R3=R4

Diagrama con las resistencias iguales del amp op restador

Formula voltaje salida resistencias iguales

Si se establece una ganancia dentro de los datos proporcionados, la expresión para calcular la salida de voltaje (Vo) queda de la siguiente manera:

VO = A1V1 - A2V2

Donde A1 y A2 es la ganancia respecto al voltaje de entrada.

📌 Nota: Generalmente el valor de la resistencia 3 es libre; sin embargo, para un buen funcionamiento se recomienda que sea un múltiplo de la ganancia.

Para calcular el valor de las resistencias respecto al valor de R3 y de la expresión general, utilizamos las siguientes formulas.

Formulas para calcular R1, R2 y R4 del amp op restador

 

🤔 Si R1 = R3 y R2 = R4 en el AMP OP Restador ¿El voltaje de salida es VO = V1 - V2?

Elige una opción:

 

¿Qué pasa con la impedancia?

La impedancia de diferencial (ZIN) entre dos entradas se define de la siguiente manera:

ZIN = R1 + R2 + RIN

Aquí, RIN representa la resistencia de entrada diferencial del amplificador, ignorando las resistencias de entrada de modo común. Puede llegar a ser similar al amplificador de instrumentación, variando en el tipo de configuración de las resistencias.

 

Ejercicio amplificador restador

Diagrama ejercicio del amplificador restador

En el circuito anterior, tenemos 4 resistencias, las cuales cumplen con la igualdad R1=R2 y R3=R4. El valor del voltaje de entrada 1 (V1) es de 250mv, mientras que el valor del voltaje de entrada 2 (V2) es de 400mv El objetivo es simple: debemos encontrar el valor de voltaje de salida (Vo), aplicando las expresiones previamente vistas.

  • Si analizamos el circuito, podemos percatarnos que podemos aplicar una de las expresiones vistas para calcular el voltaje de salida (V0). La expresión que nos ayudará es la siguiente:

Formula voltaje salida resistencias iguales

Donde:

  • V1=250mv
  • V2=400mv
  • R2=10KΩ
  • R1=5KΩ
  • Sustituimos nuestros datos en la expresión y calculamos:

Calculo del voltaje de salida del amplificador restador

  • Concluimos que el voltaje de salida, el cual es la diferencia amplificada, es de 300mv.

 

Aplicaciones de amplificador restador

  • El amplificador operacional restador tiene una gran aplicación cuando se necesita amplificar una señal que es restada por el ruido; generalmente estos casos se encuentran cuando deseamos conectar sistemas como sensores (temperatura, presión, volumen, etc.).
  • Funciona perfectamente para comparar voltajes en nuestros circuitos.
  • También tiene aplicación en los osciladores, computadoras analógicas y en conversores.

 

Excelente, ¿Qué te ha parecido este post? No te pierdas los demás artículos que estoy seguro te serán de gran ayuda, y ya sabes que si te han gustado, por favor comparte para ayudar a más colegas en su aprendizaje con la electrónica.

 

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        • Amplia banda de ganancia: 4 MHz Tipo
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        • El OPA1622 es un amplificador operacional de audio SoundPlus de entrada dual bipolar.
        • El dispositivo presenta una baja densidad de ruido de 2.8nV / Hz y un bajo THD + N de -119.2dB a 1kHz, mientras que también maneja una carga de 32Ω a una potencia de salida de 100mW.
        • Las especificaciones de la alta relación de rechazo de la fuente de alimentación de CA (PSRR) y la relación de rechazo de modo común (CMRR) del OPA1622 eliminan el ruido de la fuente de alimentación, ideal para aplicaciones de audio portátiles.
        • El dispositivo presenta una unidad de alto rendimiento de + 145mA / -130mA para auriculares con unidad directa.
        • El OPA1622 admite un amplio rango de voltaje de suministro de ± 2V a ± 18V con una corriente de suministro de solo 2.6m por canal.
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        • Tipo de unidad: lote (10 piezas/lote)
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        Amplificadores operacionales y otros dispositivos especiales: Teoría, práctica y ejercicios resueltos y propuestos (Electricidad y Electrónica nº 3)

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          Características

          • Alta precisión y salida dual: salida premium positiva y negativa de salida dual ± 1% de precisión del módulo fuente de referencia de voltaje.
          • Amplias aplicaciones: el módulo es ideal para aplicarse en amplificadores operacionales, ADC, DAC, equipos de audio, TV LCD, equipos de instrumentación, dispositivos wifi/enrutadores/ethernet.
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          Juan Carlos G

          Desarrollador de sistemas de rastreo satelital

          Hola, sean bienvenidos todos a Amplificadores.info, he creado este blog donde intentare enseñar todo lo que se sobre la amplificación de señales, lo hare tal y como lo aprendí mientras estudiaba Ingeniería eléctrica electrónica en la UNAM. Espero les guste, ya que, mi objetivo es aportar mi granito de arena en las nuevas generaciones.

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