Principios de electrónica, 7ma Edición - Albero Malvino

Amplificadores operacionales 627
Figura 18.4 Esquemático simplificado del 741.
+V CC
Q 13
Q 14
Q 2
Q 12
Q 11
Q 9
R 2
R 3
Q 8
(no inversora)
v 1
+
v in
–
v 2
(inversora)
–V EE –V EE
v out
Q 7
C C
Q 10
+V CC
Q 1
Q 5
Q 6
Q 4
R 1
Q 3
–V EE
Amplificador diferencial de entrada
Etapa final
La Figura 18.4 es un esquemático simplificado del 741. Este circuito es equivalente al 741 y muchos otros amplificadores
operacionales de generaciones posteriores. No es necesario que comprenda cada detalle del diseño del
circuito, basta con que se haga una idea general de cómo funciona. Teniendo esto en cuenta, vamos a exponer la
idea fundamental en la que se basa un 741.
La etapa de entrada es un amplificador diferencial (Q 1 y Q 2 ). En el 741, Q 14 es una fuente de corriente que reemplaza
a la resistencia de cola. La resistencia R 2 , Q 13 y Q 14 forman un espejo de corriente que produce la corriente
de cola para Q 1 y Q 2 . En lugar de utilizar una resistencia normal como resistencia de colector del amplificador
diferencial, el 741 utiliza una resistencia de car ga activa. Esta carga activa, Q 4 , se comporta como una fuente de
corriente con una impedancia extremadamente alta. Por esto, la ganancia de tensión del amplificador diferencial es
mucho más alta que cuando se emplea una resistencia de carga pasiva.
La señal amplificada del amplificador diferencial excita la base de Q 5 , un seguidor de emisor. Esta etapa define
el nivel de impedancia para evitar cargar al amplificador diferencial. La señal de salida de Q 5 se aplica a Q 6 . Los diodos
Q 7 y Q 8 forman parte del circuito de polarización de la etapa final. Q 11 es una resistencia de carga activa para
Q 6 . Por tanto, Q 6 y Q 11 constituyen una etapa excitadora en emisor común con una ganancia de tensión muy alta.
La señal de salida amplificada de la etapa excitadora en emisor común (Q 6 ) se aplica a la etapa final, que es un seguidor
de emisor push-pull de clase B (Q 9 y Q 10 ). Puesto que se emplea una alimentación partida (las tensiones
V CC positiva y V EE negativa son iguales), el punto de reposo de salida es idealmente igual a 0 V cuando la tensión
de entrada es cero. Cualquier desviación de 0 V será una tensión de error de salida.
Cuando v 1 es mayor que v 2 , la tensión de entrada v in produce una tensión de salida positiva v out . Cuando v 2 es
mayor que v 1 , la tensión de entrada v in produce una tensión de salida negativa v out . Idealmente, v out puede ser tan
positiva como V CC y tan negativa como V EE , antes de que se produzca un recorte. La excursión de la señal de
salida difiere en menos de 1 o 2V respecto de cada una de las tensiones de alimentación, y esta diferencias se debe
a las caídas de tensión internas del 741.