Un amplificador operacional, u op-amp, es un circuito integrado que se utiliza para amplificar señales de voltaje. Tiene una alta impedancia de entrada y una baja impedancia de salida, lo que le permite amplificar eficientemente señales eléctricas débiles. La configuración básica de un amplificador operacional incluye dos terminales de entrada (inversores y no inversores) y un terminal de salida. El amplificador operacional amplifica la diferencia de voltaje entre los dos terminales de entrada y genera una señal de voltaje que generalmente es muchas veces mayor que la señal de entrada, dependiendo de la ganancia establecida por los componentes externos.
Un amplificador operacional es un componente electrónico versátil simbolizado por un triángulo con dos entradas y una salida. La entrada inversora está marcada con un signo menos (-) y la entrada no inversora está marcada con un signo más (+). La salida suele estar en la punta del triángulo, frente a la base donde se encuentran las entradas. Este símbolo representa la operación fundamental del amplificador operacional: amplifica la diferencia de voltaje entre las entradas inversoras y no inversoras y proporciona una salida amplificada.
Internamente, un amplificador operacional consta de múltiples etapas de amplificación, incluidos amplificadores diferenciales, etapas de ganancia de voltaje y una etapa de salida. El amplificador diferencial en la etapa de entrada amplifica la diferencia entre las entradas inversoras y no inversoras al tiempo que rechaza cualquier señal de modo común. Las etapas de ganancia de voltaje proporcionan amplificación adicional y la etapa de salida garantiza una impedancia de salida baja y una capacidad de conducción de corriente suficiente. Estos componentes internos trabajan juntos para proporcionar la alta ganancia y el rendimiento estable característico de los amplificadores operacionales.
La ganancia del amplificador operacional se refiere a la relación entre el voltaje de salida y el voltaje de entrada. La ganancia de un amplificador operacional se puede controlar mediante resistencias y condensadores externos en varias configuraciones, como configuraciones de amplificador inversor, no inversor y diferencial. En la configuración inversora, la ganancia está determinada por la relación entre la resistencia de retroalimentación y la resistencia de entrada, lo que resulta en una ganancia negativa. En la configuración no inversora, la ganancia está determinada por la relación entre la resistencia de retroalimentación y la resistencia conectada a tierra, más uno, lo que da como resultado una ganancia positiva. La ganancia puede ser muy alta, lo que permite una amplificación significativa de la señal de entrada.
Un amplificador operacional ideal es un dispositivo teórico con ganancia infinita de bucle abierto, impedancia de entrada infinita e impedancia de salida cero. Amplifica perfectamente la diferencia de voltaje entre sus terminales de entrada sin ninguna limitación. En la práctica, esto significa que el amplificador operacional ideal amplificará la diferencia entre las entradas inversoras y no inversoras sin compensación, ruido o distorsión. Además, el amplificador operacional ideal tiene un ancho de banda infinito, lo que le permite amplificar señales de cualquier frecuencia sin atenuación. Los amplificadores operacionales del mundo real se aproximan a estas características ideales, pero tienen limitaciones debido a limitaciones prácticas de fabricación.