Realimentación negativa, amplificador

Es una forma de realimentar un Amplificador Operacional para que trabaje en un régimen lineal más extenso.

En los AO ideales, con realimentación negativa (por la entrada inversora), la tensión en las entradas inversora y no inversora se igualan.

El resultado de ésto es que la salida se puede expresar en función de la entrada como V^{-}= BV_{s}

El circuito básico para la realimentación negativa es éste:

Aquí se pueden ver las corrientes de cada rama. Obviemos la carga a la salida.

Desarrollando las fórmulas de teoría de circuitos:

\displaystyle V_{s}=A_{v}(V_{e}-B\cdot V_{s})

\displaystyle V_{s}+A_{v} \cdot B\cdot V_{s}=A_{v}\cdot V_{e}

 \displaystyle V_{s}*(A_{v}*B+1)=A_{v}*V_{e}

\displaystyle \frac{V_{s}}{V_{e}}=\frac{A_{v}}{(A_{v}*B+1)}

\displaystyle \frac{V_{s}}{V_{e}}=\frac{1}{B}=\frac{R_{1}+R_{2}}{R_{1}}

\displaystyle G_{v} = 1+ \left (\frac{R_{2}}{R_{1}} \right)

Vs=tensión de salida

Ve=tensión de entrada

Aquí tenemos el amplificador no inversor con ganancias mayores que 1.

En las resistencias se utilizan valores del orden de kilo ohmios para evitar que se pierda corriente y que el AO se sature, ya que tiene una capacidad limitada.

Ahora veamos el amplificador inversor.

invertopamp

 

Éste funciona poniendo a masa la entrada no inversora y con Ve a R1. Aplicaremos en ésta ocasión que las tensiones en las dos entradas son iguales (serán 0 por estar la no inversora a masa), que las corrientes de entrada son nulas, y las leyes de Kirchoff. Así pues:

\displaystyle \frac{V_{in}-V^{-}}{R_{in}} = \frac{V^{-}-V_{out}}{R_{f}}

Ésto es porque tenemos una corriente I1 que atraviesa Rin y otra I2 que circula por Rf, que son iguales. La I1 es igual a la tensión de entrada menos la que cae por la entrada inversora, dividido por la resistencia "Rin", y I2 es la tensión que cae por la entrada inversora menos la de salida, dividido por la resistencia "Rf". Ahora desarrollemos más:

V^{-} = 0, así que sencillamente...

\displaystyle V_{out} = -\left(\frac{R_{2}}{R_{1}} \right )\cdot V_{in}

La función de transferencia en éste caso es inversa a la que vimos en el anterior post, lo que indica que cualquier entrada la amplifica y la vuelve negativa.

Vaya mente debía tener el que inventó el cacharro éste ¿eh? Pues aún queda...

Un pequeño anexo: cuando ponemos una resistencia de carga, la corriente que atraviesa Rf se bifurca, de forma que la corriente que pasa por la carga puede saturar el AO, por no poder éste otorgar suficiente corriente para toda la carga y la demanda que tiene.

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