A4 Amplificadores Operacionales y Retroalimentacion

Tópico

Un amplificador operacional ideal tendría ganancia infinita, resistencia de entrada infinita, resistencia de salida nula y ancho de banda infinito. Los amplificadores reales se apartan de ese ideal de varias formas a la vez: su producto de ganancia por ancho de banda es un valor fijo característico de cada modelo, lo que significa que exigir más ganancia deja disponible menos ancho de banda utilizable y viceversa; presentan un pequeño desajuste de voltaje entre sus entradas incluso en equilibrio perfecto; consumen una pequeña corriente en sus entradas; y no pueden cambiar su salida de forma instantánea, sino a una velocidad máxima limitada.

La retroalimentación negativa —devolver una fracción de la salida hacia la entrada, restándola— es la técnica central de todo el diseño con amplificadores operacionales: reduce la ganancia bruta del amplificador, pero a cambio mejora enormemente la linealidad, estabiliza el ancho de banda efectivo, y hace que la ganancia final dependa casi exclusivamente de componentes pasivos externos precisos en vez de las características, más variables, del propio amplificador.

La estabilidad de un circuito con retroalimentación se evalúa mediante un margen de fase: si ese margen es insuficiente, el circuito puede oscilar de forma no deseada en vez de amplificar limpiamente; un margen amplio garantiza una respuesta estable y sin sobreoscilación. Para garantizar esa estabilidad en cualquier configuración, los amplificadores operacionales incorporan internamente una compensación que limita deliberadamente su respuesta en frecuencia, aceptando ese límite a cambio de nunca oscilar de forma imprevista. Los modelos de precisión, con desajustes de entrada extremadamente pequeños, se usan en instrumentación y sensores; los de muy alto ancho de banda se reservan para video y radiofrecuencia.

Por eso este módulo, que abre con un amplificador ideal que ningún componente real alcanza, cierra mostrando que la retroalimentación negativa no intenta acercar el amplificador real a ese ideal componente por componente, sino que logra el mismo resultado práctico por otro camino: sacrificando ganancia bruta a cambio de que el comportamiento final dependa de resistencias externas precisas y no de un amplificador imperfecto.

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