El Opamp Como Calculadora 2s1s54

El OpAmp como calculadora. Ensayo. Luis David Rincón Loya. 148571. Una gran parte de los elementos de circuitos digitales y analógicos, no se limitan a cumplir con una sola función, sino que sirven para diversas aplicaciones, que dependen no solamente del dispositivo que se está utilizando, sino de la creatividad de la persona que lo emplea para cierto fin. Tal es el caso de los amplificadores operacionales, que no sirven únicamente para amplificar o invertir una señal, ya que se les puede dar otros usos. Como su nombre lo dice, con el OpAmp pueden realizarse varias operaciones matemáticas, que van desde las básicas, hasta otras más complejas, como la integración. Debido a que estas aplicaciones son variadas, y a que el amplificador operacional es un dispositivo versátil, frecuentemente se agrupan varias configuraciones para utilizar un circuito como calculadora. El propósito de este ensayo es analizar algunas de las operaciones que realiza el OpAmp, para dar origen a una calculadora. La primera operación es la suma, y para explicarla, Alexander menciona que “Un amplificador sumador es un circuito del amplificador operacional que combina varias entradas y produce una salida que es la suma ponderada de las entradas” (2013, p.158), en la figura 1, se muestra la configuración del OpAmp como sumador, junto con la ecuación 1 para su voltaje de salida, el cuál es una suma ponderada de las entradas. Nótese que las entradas pueden ser más de tres.

Figura 1.

Ecuación 1.

La siguiente operación básica que puede realizarse con el OpAmp es la resta, la configuración para esta tarea se llama restador o diferencial, el cual “es un dispositivo que amplifica la diferencia entre dos entradas, pero rechaza toda señal común a las dos entradas” (2013, p.159), como se rechaza la señal común en las entradas, esta configuración tiene la propiedad de que cuando los voltajes de entrada son iguales, el voltaje de salida Vo es cero. En la figura 1, se muestra el circuito restador, junto con la ecuación 2 para el voltaje de salida en este circuito.

Figura 2.

Ecuación 2.

Con la combinación de varias configuraciones del OpAmp, pueden realizarse operaciones como la multiplicación. En la figura 3, se muestra un circuito del OpAmp como multiplicador, para el cual el voltaje de salida es igual al producto de los voltajes de entrada v1 y v2.

Figura 3.

Para ciertas operaciones que se pueden realizar con el OpAmp, se utiliza corriente alterna. Tal es el caso del OpAmp como integrador, el cual se muestra en la figura 4. Este circuito, como su nombre lo indica, realiza una integración del voltaje de entrada. La expresión para su voltaje de salida se muestra en la ecuación 3.

Ecuación 3. Figura 4.

Por último, un circuito derivador se representa en la figura 5, para el cual su comportamiento en el voltaje de salida está dado por la ecuación 4. Nótese su similitud con el circuito integrador.

Ecuación 4. Figura 5.

Para concluir, debe mencionarse que, durante la elaboración de este ensayo, se incrementaron los conocimientos sobre el OpAmp y el uso que se le puede dar. Algo importante que se observó, es que es más práctico realizar un solo circuito con el que se puedan resolver varias operaciones en lugar de diseñar varios circuitos que cumplan con una sola operación cada uno. La forma de realizar esta conexión, tiene cierto grado de complejidad, sin embargo, es más conveniente. Al tener un solo circuito con el que se hacen varias operaciones, puede decirse que se tiene una calculadora.