Tricky Circuit

Amplificador operacional inversor

Amplifica una señal e inviértela

Op amp abrevia operational amplifier, amplificador operacional: un circuito alimentado amplifica la diferencia entre dos entradas. La realimentación negativa devuelve la salida a la entrada restadora. Invertir cambia el signo; ganancia es tensión de salida/entrada. El recorte limita una salida pedida fuera de la alimentación. Av indica la ganancia lineal de tensión en V/V: voltios de salida por voltio de entrada, antes del recorte.

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MESA DE EXPERIMENTOS

Cambia los ajustes del circuito, predice las lecturas y comprueba un reto. Son modelos educativos; cada lección explica sus supuestos.

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Cómo funciona

Amplificador ideal alimentado con +5 V y −5 V y limitado a esos raíles. Sin límites de frecuencia, velocidad o corriente. Las piezas reales tienen otros límites; modelo no probado físicamente.

Vout solicitada = −Vin × Rf/Rin. Vin es entrada, Rf resistencia de realimentación y Rin resistencia de entrada. En la región lineal, la entrada restadora está cerca de 0 V: tierra virtual, no cable a tierra. Esta aproximación falla con recorte. El medidor de corriente de entrada muestra corriente de la fuente por Rin, no hacia el terminal ideal del amplificador, que es cero. Con recorte, Iin = (Vin − Vout)/(Rin + Rf), usando Vout real.

Dificultad
  1. Construye · Observa

    Enciende con entrada +1 V, resistencia de entrada 10 kΩ y realimentación 20 kΩ. Lee salida −2 V.

    ¿Necesitas una pista?

    +1 V; Rin 10 kΩ; Rf 20 kΩ → −2 V

  2. Explora · Ajusta

    Con entrada +0.5 V, consigue salida entre −1.9 y −2.1 V sin recorte.

    ¿Necesitas una pista?

    +0.5 V; Rin 10 kΩ; Rf 40 kΩ → −2 V

  3. Resuelve · Descubre el límite

    Con entrada +1 V, elige resistencias para una magnitud de ganancia de al menos 6. Observa el recorte a −5 V.

    ¿Necesitas una pista?

    +1 V; Rin 5 kΩ; Rf 30 kΩ → solicitada −6 V, real −5 V

Lecturas adicionales y recetas de circuitos

Amplifica una señal e inviértela

Una conexión útil

Duplicar ambas resistencias mantiene la ganancia, pero reduce a la mitad la corriente de entrada en régimen lineal.

Un detalle sorprendente

La energía de salida llega de la alimentación del amplificador. Las resistencias fijan la ganancia, no aportan esa energía.

Un error que conviene evitar

La tierra virtual exige realimentación lineal adecuada. Un amplificador recortado no mantiene su entrada restadora a 0 V.

Rf se duplica, Rin no cambia y no hay recorte. La magnitud de ganancia…

  1. se reduce a la mitad
  2. se duplica
  3. no cambia
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La magnitud es Rf/Rin: duplicar solo Rf la duplica.

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