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Electrónica · Sensores y señales analógicas

Amplificadores operacionales y retroalimentación negativa

La retroalimentación negativa permite establecer la ganancia de retroalimentación de un amplificador operacional mediante las razones de los resistores. Su salida permanece limitada por el rango de voltaje de alimentación.

Experimento relacionado: Amplificador operacional →
Amplificador operacional
Amplificador operacional: vista de la simulación →

Significado y funcionamiento

Un amplificador con una ganancia en bucle abierto grande puede ser diseñado para reducir las diferencias de entrada devolviendo una porción de la salida. La dirección de la conexión entre la entrada y la salida es importante.

En un circuito de retroalimentación negativa ideal que opera de forma lineal, se asume que los dos potenciales de entrada son prácticamente iguales. El "earrandamiento" virtual en un circuito inversor difiere del "earrandamiento" real con un cable físico.

Relaciones y condiciones de validez

La ganancia inversora es −Rf/Rin y la no inversora es 1+Rf/Rin. Si la salida calculada supera el intervalo de alimentación, el circuito no puede mantener la ganancia lineal dada por estas ecuaciones.

La aproximación requiere corrientes de entrada pequeñas y suficiente ganancia y ancho de banda. No apliques sin cambios la aproximación de cortocircuito virtual a un amplificador saturado ni a un circuito con retroalimentación positiva.

Qué observar en la simulación

La ganancia inversora es −Rf/Rin y la no inversora 1+Rf/Rin; la salida permanece entre los límites de alimentación.

Se omiten corriente de entrada, offset, velocidad de respuesta y ancho de banda. Solo se incluye la saturación de alimentación. Experimenta en pantalla; no lo reproduzcas con fuentes reales, enchufes ni alta tensión.

Relaciones y símbolos clave

Ainv = −Rf/Rin · Ano inv = 1+Rf/Rin · Vout = clamp(AVin,−Vs,Vs)

Símbolos y unidades de las fórmulas
SímboloSignificadoUnidad
RfResistencia de realimentaciónΩ
RinResistencia de entradaΩ
VsMagnitud de la tensión de alimentaciónV

Ejemplo resuelto

Con las mismas resistencias en un circuito no inversor, ¿cuál es la salida para +4 V con alimentación limitada a ±9 V?

9 V

Errores frecuentes

  • Las dos tensiones de entrada de un amplificador diferencial no siempre son iguales para todos los circuitos y estados.

Explorar este concepto con experimentos

Referencias

OpenStax · University Physics Volume 2 (inglés)