Inversión de la señal
En un vídeo anterior aprendimos que el terminal de entrada inversor del amplificador óptico proporciona un medio conveniente para implementar la retroalimentación negativa. Sin embargo, también podemos utilizar este terminal para crear un amplificador que simultáneamente amplifique e invierta la señal de entrada. Este es el circuito:
La inversión corresponde a una ganancia negativa en lazo cerrado (por ejemplo, GCL = -10). Dado que VOUT = VIN × GCL, una ganancia negativa hará que una tensión de entrada positiva se convierta en una tensión de salida negativa y que una tensión de entrada negativa se convierta en una tensión de salida positiva.
Con respecto a las señales eléctricas, un amplificador inversor produce una forma de onda que se refleja a través del eje horizontal. Los ejemplos siguientes muestran el efecto de la inversión en una tensión continua ruidosa (el gráfico de la izquierda) y en una señal sinusoidal (el gráfico de la derecha).
Cuando trabajamos con señales sinusoidales, la inversión puede describirse en términos de desplazamiento de fase. Si desplazamos gradualmente una sinusoide de salida con respecto a una sinusoide de entrada, finalmente tendremos una señal de salida cuyo valor mínimo coincide con el valor máximo de la señal de entrada. Por lo tanto, invertir una sinusoide crea efectivamente 180° de desplazamiento de fase.
Por qué usamos la configuración inversora
El enfoque más intuitivo para la amplificación es un circuito no inversor. Si el objetivo es simplemente aplicar ganancia, ¿por qué querríamos modificar la polaridad de la señal?
En algunos casos, la inversión en sí misma es deseable. Por ejemplo, si un pequeño voltaje negativo debe ser digitalizado por un convertidor analógico-digital que no puede procesar señales que se extienden por debajo de tierra, la configuración inversora del op-amp amplificaría la señal y establecería la polaridad adecuada.
En otros casos, la inversión no es necesaria, pero tampoco es problemática, y utilizamos el amplificador inversor porque ofrece un rendimiento o funcionalidad que no está disponible en el amplificador no inversor. Por ejemplo, la configuración inversora puede reducir la distorsión de la señal, y permite atenuar una señal (con la configuración no inversora, la ganancia mínima es la unidad).
Entendiendo el amplificador inversor
Al igual que con el amplificador no inversor, podemos utilizar técnicas estándar de análisis de circuitos para determinar la relación entre la tensión de entrada y la tensión de salida de un amplificador inversor.
El terminal de entrada no inversor está conectado directamente a tierra. Esto significa que tenemos 0 V en el terminal no inversor y en el terminal inversor. (Si esta afirmación es un poco confusa para usted, por favor, eche un vistazo al artículo de AAC sobre la suposición de cortocircuito virtual.)
Basado en este análisis, podemos expresar la ganancia en lazo cerrado (GCL) de la configuración inversora de la siguiente manera:
Note que esto difiere de la GCL de la configuración no inversora de dos maneras. En primer lugar, el signo negativo, que refleja el hecho de que la ganancia es siempre negativa (porque la relación de las dos resistencias será siempre positiva). En segundo lugar, el GCL para la expresión inversora no tiene el término «1 +», y esto indica (como se ha mencionado anteriormente) que la ganancia de un amplificador op-amp inversor puede ser menor que la unidad.
Recapitulación
- La configuración op-amp inversora, al igual que la configuración no inversora, sólo requiere un amplificador operacional y dos resistencias.
- La configuración inversora crea una ganancia negativa, lo que significa que un circuito puede tanto amplificar una señal como cambiar su polaridad de positiva a negativa o de negativa a positiva.
- La magnitud de la ganancia está determinada por la relación entre los dos valores de resistencia.
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