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Mis palabras
CR · Amplificador operacional

El integrador con amplificador operacional

Cambia solo un componente en el amplificador inversor y un circuito que multiplicaba pasa a integrar. Aprende cómo el integrador —con un condensador en lugar de la resistencia de realimentación— entrega en su salida la acumulación progresiva de su entrada.

Una entrada constante hace una salida inclinada

Desliza la tensión de entrada Vin. La entrada es plana, pero la salida baja con pendiente constante: cuanto mayor la entrada, más empinada. Ajusta la entrada para que la salida alcance el objetivo de −4 V al final de la ventana.

Tensión de entrada VinVin = +1.5 V
Punto final y pendiente de la salida
Vout(end) = -1.5 V · slope = −1.5/RC
Lejos de −4

Cambia la realimentación por un condensador

El amplificador inversor creaba una corriente de entrada Vin/R en la tierra virtual y la pasaba por la resistencia de realimentación Rf para fijar la salida. El integrador pone allí un condensador. La corriente de entrada sigue siendo Vin/R, pero ahora carga el condensador. Sigue vertiendo corriente en un condensador y su tensión crece con el tiempo, así que la salida cambia a ritmo constante.

La pendiente de la salida es proporcional a la entrada

Cuando la corriente hacia un condensador es constante, su tensión sube en línea recta. Con corriente Vin/R y capacidad C, la salida cambia con pendiente −Vin/(RC). Duplica la entrada y la pendiente se duplica. El signo menos se hereda del amplificador inversor. Para una entrada constante la salida es una recta inclinada: una rampa.

Integrar es acumular área

En general la salida es la integral temporal de la entrada, Vout = −(1/RC)∫Vin dt. Integrar acumula el área bajo la curva de entrada en orden temporal. Así que un pulso positivo seguido de uno negativo hace que la salida suba y luego baje: una onda triangular. En el dominio s la impedancia del condensador 1/sC es justo el 1/s de la integración, y un derivador es la imagen especular con R y C intercambiados.

ObservaVout = −(1/RC) ∫Vin dt
La salida es la integral de la entrada.
Eligefeedback = ?
Un condensador en la realimentación.
Completaslope = ?
La pendiente es proporcional a la entrada.
Por tu cuentaZC = ?
Integrar es 1/s en el dominio s.

De vuelta a la primera pantalla

Cuanto mayor la entrada, más empinada se inclinó la rampa de salida, y alcanzó −4 V al final de la ventana cuando la entrada era +4 V (RC = 1). Una entrada plana se volvió una salida inclinada porque una corriente constante cargaba el condensador de forma sostenida y subía su tensión en línea recta. El amplificador inversor que multiplicaba se convirtió, con un componente, en un integrador, dejando que el circuito acumule área por ti.

Un integrador sustituye la resistencia de realimentación del amplificador inversor por un condensador. La corriente de entrada Vin/R en la tierra virtual carga el condensador, así que la salida es la integral de la entrada, Vout = −(1/RC)∫Vin dt. Para una entrada constante la salida es una rampa de pendiente −Vin/(RC). En el dominio s el 1/sC del condensador corresponde al 1/s de la integración, e intercambiar R y C da un derivador.