Principios de análisis instrumental

54 Capítulo 3 Amplificadores operacionales en los instrumentos químicos «< Entrada inversora impedancia de entrada o----t-i alta Entrada no + e_-,---' inversora Salida FIGURA 3.3 Diseño del circuito de un amplificador operacional característico. Ala etapa de entrada le sigue la etapa de amplificación de alta ganancia. La etapa de salida es capaz de suministrar corriente a una carga para un intervalo de voltaje determinado por los va lores de la fuente de poder+ y-. cadores operacionales manifiestan un voltaje de salida pequeño con entrada cero debido a las características del circuito o a la inestabilidad de los componentes. El voltaje de compensación es el que se requiere en la entrada para generar un voltaje de salida cero. Los amplificadores operacionales modernos tienen voltaje de compensación de menos de 5 mV debido al corte con láser en el proceso de manufactura. Algunos amplificadores de este tipo cuentan con un ajuste de compensación para reducir la compensa– ción a un valor despreciable (véase la figura 3.2c). Circuito básico y potencial de tierra Como se ve en la figura 3.2a, cada uno de los dos voltajes de entrada, así como el voltaje de salida de un amplificador operacio– nal representativo se miden respecto al circuito común o básico, el cual se representa con una flecha con punta triangular hacia abajo (,!,). El circuito común es un conductor que proporciona a todas las corrientes un retorno común hacia sus fuentes. Como consecuencia, todas las tensiones del circuito se miden respecto al circuito básico. Lo ordinario es que el equipo electrónico no esté directamente conectado a la tierra, lo cual se simboliza con -é-. Sin embargo, el potencial del circuito básico no difiere de manera importante del potencial de tierra, pero es importante reconocer que el circuito común no posee necesariamente el mismo poten– cial que la tierra. Observe que en la figura 3.2b no se muestra un circuito básico, pero usted puede suponer que hay un circuito común y que todas las tensiones se miden respecto a él. Entradas inversoras y no inversoras Es importante darse cuenta de que en la figura 3.2 los signos negativo y positivo señalan las entradas inversora y no inversora del amplificador, pero no significa que se conectarán a señales positivas y negativas. Cualquiera de las entradas se puede conec– tar a señales positivas o negativas, lo que depende de la aplica– ción del circuito. Por tanto, si se conecta un voltaje negativo a una entrada inversora o de inversión, la salida del amplificador es positiva respecto a ella. Por otro lado, si se conecta un voltaje positivo a la entrada inversora del amplificador, el resultado es una salida negativa. Una señal ca conectada a la entrada inver– sora origina una salida que está desfasada 180° respecto a la señal en la entrada. Por otra parte, la entrada no inversora de un ampli– ficador produce una señal en fase; en el caso de una señal cd en la entrada no inversora, la salida será una señal cd de la misma polaridad que la entrada. 3B CIRCUITOS PARA LOS AMPLIFICADORES OPERACIONALES Los amplificadores operacionales se utilizan de tres modos dis– tintos, a saber, el modo de comparador, el modo de seguidor de voltaje y el modo de seguidor de corriente u operacional. 38.1 Comparadores En el modo de comparador, el amplificador operacional se usa en lazo abierto, sin ninguna retroalimentación, como se ilustra en la figura 3.4a. En este modo, el amplificador está casi siempre en uno de los límites impuestos por las fuentes de poder (FP) + y- (a menudo, fuentes de :±: 15 V). Por lo regular, los voltajes que se com– paran se conectan en forma directa a las dos entradas del amplifi– cador operacional. La salida del dispositivo está dada por v 0 = Av, = A(v+ - v_). Por ejemplo, si A = 10 6 y los límites de la fuente