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Mis palabras
CR · Amplificador operacional

El amplificador operacional ideal y el corto virtual

Un amplificador operacional tiene una ganancia enorme, así que bajo realimentación negativa iguala por sí mismo sus dos entradas. Aprende a leer la ganancia del amplificador directamente de la razón de resistencias con esa única regla.

Diseña la ganancia con una sola razón de resistencias

Desliza la razón de resistencias de realimentación Rf/Rg. Gracias al corto virtual, la salida es (1 + Rf/Rg) veces la entrada. Ajusta la razón para que la salida sea exactamente tres veces la entrada.

Razón Rf/RgRf/Rg = 0.50
Ganancia de tensión G
G = 1 + 0.50 = 1.50
Lejos de ×3

Dos reglas: corto virtual y corriente de entrada cero

Un amplificador operacional ideal amplifica la diminuta diferencia de tensión entre sus dos entradas casi hasta el infinito. Cuando la salida se realimenta a la entrada inversora, el operacional ajusta su salida para llevar esa diferencia a cero. El resultado es que las dos tensiones de entrada se igualan: esto es el corto virtual. A la vez, la resistencia de entrada ideal es infinita, así que no entra corriente alguna por los terminales de entrada.

Las dos reglas vuelven la ganancia una razón de resistencias

En un amplificador no inversor la señal entra por la entrada más, mientras la salida se divide por Rf y Rg y se envía a la entrada menos. El corto virtual iguala la entrada menos a la tensión de entrada, y la corriente de entrada nula hace que la corriente por Rg pase directa por Rf. Resuelve las dos condiciones y la salida es 1 + Rf/Rg veces la entrada. La enorme ganancia del operacional desaparece y solo queda la razón de resistencias externa.

Por eso el circuito es estable y predecible

La ganancia bruta de cada operacional es caprichosa y deriva con la temperatura, pero la ganancia del amplificador construido a su alrededor la fija la razón de dos resistencias. Elige resistencias precisas y obtienes una ganancia precisa. El corto virtual es el primer asa para resolver multitud de circuitos —amplificadores inversores, sumadores, integradores—; solo cambias dónde entra la señal y cómo se cablea la realimentación.

ObservaV− = V+
La realimentación iguala las dos entradas.
Eligeiin = ? (Rin = ∞)
La resistencia de entrada ideal es infinita.
CompletaG = 1 + ?
La ganancia no inversora es uno más la razón.
Por tu cuentaG = 3 → RfRg = ?
G = 3 implica Rf/Rg = 2.

De vuelta a la primera pantalla

Al deslizar la razón de realimentación, la salida creció a (1 + Rf/Rg) veces la entrada, y en Rf/Rg = 2 fue exactamente tres veces. La enorme ganancia propia del operacional no aparece en la fórmula. Como la realimentación negativa ata las dos entradas y mantiene la corriente de entrada en cero, la ganancia la sostenía solo la razón de dos resistencias.

Un amplificador operacional ideal tiene ganancia infinita, resistencia de entrada infinita y resistencia de salida nula. Bajo realimentación negativa las dos tensiones de entrada se igualan (corto virtual V+ = V−) y la corriente de entrada es cero. De estas dos reglas la ganancia no inversora es G = 1 + Rf/Rg, fijada solo por la razón de resistencias externa, con independencia de la ganancia propia del operacional.