Cómo usar la calculadora de amplificador operacional no inversor
Para usar la calculadora de OP-AMP introduce tres valores. Automáticamente se calculará el campo en blanco. Si rellenas los cuatro campos, se recalculará el último valor calculado. Puedes modificar las unidades usando los selectores.
Cómo usar un amplificador operacional (OPAMP) no inversor
Un amplificador operacional (también llamado OPAMP) en configuración no inversora permite conseguir una tensión a la salida que va en fase (tiene el mismo signo) que la tensión a la entrada. El valor de la entrada se puede escalar, es decir, se le puede aplicar una ganancia, ajustando 'Rf' y 'Rin'. Los OPAMPs no inversores son muy útiles ya que te permiten generar cualquier tensión que esté por debajo de la alimentación del componente y por encima de la tensión de entrada. Por ejemplo, si el OPAMP está alimentado a 12[V] y tu tensión de entrada es de 3[V], ajustando las resistencias puedes conseguir cualquier valor entre estos dos. La limitación que tienen los OPAMPs es que no pueden entregar demasiada corriente. Lo más común es que su rating máximo esté en 10-30 mA. Por tanto, són útiles para alimentar circuitos de poco consumo. Si necesitas gestionar potencias más elevadas, puedes usar reguladores lineales o fuentes de alimentación conmutadas (convertidores DC/DC). Naturalmente, también puedes usar corriente alterna (AC) a la entrada del operacional. La ecuación del OPAMP no inversor es la siguiente:
$$V_{out} = V_{in}\cdot\left(1+\dfrac{R_f}{R_i}\right)$$
Concepto de Ganancia en los OPAMPs
La ganancia de un amplificador operacional indica cuánto se amplifica la señal de entrada en la salida. En la configuración no inversora, esta ganancia depende directamente de la relación entre Rf y Ri y siempre es mayor o igual que uno. Ajustando estas resistencias se puede controlar con precisión el nivel de amplificación. Gracias a esto, los OPAMPs se utilizan ampliamente en aplicaciones donde es necesario aumentar la amplitud de una señal sin alterar su fase, como en amplificadores de audio y sistemas de acondicionamiento de señal.
Ejemplo #1
Tienes un OPAMP en configuración no inversora con 2[V] a la entrada. 'Rin' es 1k[Ω] y 'Rf' tiene un valor de 3k[Ω]. ¿Cuál será el valor de 'Vout'?
- Para calcular la tensión de salida usamos la ecuación previa y substituimos valores: $$V_{out} = V_{in}\cdot\left(1+\dfrac{R_f}{R_i}\right) = $$ $$= 2\cdot\left(1+\dfrac{3000}{1000}\right) = 8[V]$$
Ejemplo #2
Eres un guitarrista aficionado a la electrónica y quieres hacer un amplificador casero. Sabes que tu guitarra eléctrica saca una señal con una amplitud de 50 m[Vrms]. Esa señal la quieres amplificar un poco antes de entregarlo al altavoz, ya que sería casi imperceptible. Para ello decides usar un OPAMP en configuración no inversora. Si quieres que al altavoz le llegue una señal de 1[Vrms], ¿Qué configuración de resistencias usas?
- Podemos fijar una de las dos resistencias a un valor que nos sea conveniente y calcular la otra. Por ejemplo, fijaremos 'Rin' a 1k[Ω]. Posteriormente despejamos 'Rf' de la ecuación y substituimos: $$R_f = R_i\cdot\left(\dfrac{V_{out}}{V_{in}} - 1\right)= $$ $$= 1000\cdot\left(\dfrac{1}{0.05} - 1\right)= 19K[Ω]$$
Simulación LTSpice de Amplificador Operacional No Inversor
Descarga esta simulación en LTSpice para analizar la ganancia de un circuito con amplificador operacional no inversor. Puedes modificar los valores de las resistencias para ver cómo afectan a la tensión de salida. La simulación te permite realizar un análisis sofisticado del comportamiento del circuito bajo diferentes condiciones.
Preguntas Frecuentes
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¿Por qué usar un amplificador no inversor?
Proporciona una alta impedancia de entrada y una ganancia de voltaje positiva, lo que significa que la señal de salida está en fase con la entrada. -
¿Puede la ganancia ser menor a 1?
No, la ganancia mínima para una configuración de op-amp no inversor es 1 (seguidor de tensión o buffer). Si necesitas una ganancia menor a 1, puedes añadir un divisor de tensión en la entrada. -
¿Cuál es la impedancia de entrada?
Idealmente infinita. En la práctica, es muy alta (Megaohms a Gigaohms), determinada por los circuitos internos del op-amp. -
¿Cuáles son las aplicaciones comunes de los op-amps no inversores?
Se utilizan ampliamente en amplificadores de audio, circuitos de acondicionamiento de señal y filtros activos debido a su capacidad para amplificar señales sin inversión de fase.