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 (Amp OP) que estoy haciendo el cual te recomiendo revisar cada post.

• Si no has tenido la oportunidad de revisar mi tutorial, te dejo el capítulo anterior, Amplificador sumador no inversor, estoy seguro que te va ayudar mucho.

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

¿Qué es un amplificador restador?

El amplificador restador  calcula la diferencia de las señales aplicadas en su terminal  negativa y positiva y, según el valor de las resistencias, la señal resultante será amplificada o no.

Lo anterior indica que nuestro circuito 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.

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¿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.

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5 Características del amplificador restador

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

1. Posee dos entradas: una entrada inversora (-) y otra no inversora (+).
2. En modo común, la ganancia para la señal es cero.
3. Posee 4 resistencias, las cuales influyen en el funcionamiento correcto del circuito y pueden disminuir los efectos de corriente de polarización.
4. Cada señal o voltaje de entrada es multiplicada por una ganancia.
5. 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 del circuito 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 las siguientes fórmulas

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

V_O = 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:

2 Cuando las resistencias tienen un valor diferente:

3 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

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

V_O = 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.

¿Qué pasa con la impedancia en un amplificador restador?

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

Z_IN = R₁ + R₂ + R_IN

Aquí, R_IN 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: diseñar un 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:

Donde:

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

• 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 aumentar la potencia de 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.

Vídeo del amplificador restador

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.