Montaje paso a paso de un Amplificador con Operacional en una Protoboard

Los amplificadores operacionales, también conocidos como op-amps, son componentes fundamentales de la electrónica analógica. Se utilizan para amplificar y acondicionar señales en equipos de audio, sensores, sistemas de medida, automatización y muchos otros circuitos.

En este taller veremos qué es un amplificador operacional, cómo funciona y cómo montar un amplificador sencillo en una protoboard, además de los principales aspectos que debemos tener en cuenta para que funcione correctamente.

¿Qué es un amplificador operacional?

Un amplificador operacional es un circuito integrado diseñado para trabajar principalmente con señales analógicas. Dispone de dos entradas, una salida y terminales de alimentación:

• Entrada no inversora (+)
• Entrada inversora (-)
• Salida
• Alimentación

Su funcionamiento se basa en amplificar la diferencia de tensión existente entre sus dos entradas. En la práctica se combina con resistencias y otros componentes para controlar su comportamiento.

¿Cómo funciona un amplificador operacional?

Una de las configuraciones más utilizadas es el amplificador no inversor, donde la señal se introduce por la entrada positiva y aparece amplificada en la salida manteniendo su polaridad.

La ganancia se establece mediante dos resistencias:

Ganancia = 1 + (R2 / R1)

Por ejemplo, con R1 de 10 kΩ y R2 de 100 kΩ obtenemos una ganancia teórica de 11. Una entrada de 100 mV podría producir aproximadamente 1,1 V en la salida, siempre que la alimentación y el operacional lo permitan.

Material necesario para el montaje

Para realizar este circuito necesitaremos:

• Protoboard
• Amplificador operacional
• Resistencias
• Cables o jumpers
• Fuente de alimentación
• Multímetro
• Generador de funciones y osciloscopio, si disponemos de ellos

La protoboard permite realizar y modificar conexiones rápidamente sin necesidad de soldar los componentes.

Montaje paso a paso en protoboard

1. Identificar los terminales

Antes de comenzar debemos consultar el pinout del operacional para localizar correctamente las entradas, salida y alimentación.

2. Colocar el operacional

Insertamos el circuito integrado sobre la ranura central de la protoboard, dejando sus terminales separados a ambos lados.

3. Conectar la alimentación

Conectamos los terminales de alimentación respetando la tensión y polaridad especificadas por el fabricante. Dependiendo del operacional podremos utilizar alimentación simple o simétrica.

4. Crear la red de realimentación

Instalamos las resistencias que determinan la ganancia. En un amplificador no inversor, una resistencia conecta la entrada inversora con la referencia y otra conecta dicha entrada con la salida.

5. Conectar entrada y salida

Aplicamos la señal que queremos amplificar a la entrada no inversora (+) y medimos la salida.

Con un osciloscopio podremos comparar ambas señales y comprobar fácilmente el nivel de amplificación obtenido.

Saturación y limitaciones del operacional

Un operacional no puede proporcionar una tensión de salida ilimitada. Si intentamos amplificar demasiado una señal, alcanzará los límites impuestos por su alimentación y aparecerá la saturación, provocando una señal recortada o distorsionada.

También debemos considerar características como:

• Ancho de banda
• Slew rate
• Rango de tensión de entrada y salida
• Ruido
• Corriente máxima de salida

Estos parámetros son especialmente importantes cuando trabajamos con señales rápidas o aplicaciones de mayor precisión.

Amplificador inversor y no inversor

En el amplificador no inversor, la señal mantiene su polaridad y normalmente presenta una elevada impedancia de entrada.

En el amplificador inversor, la señal se introduce en la entrada negativa mediante una resistencia y aparece invertida en la salida.

Ambas configuraciones son habituales y la elección dependerá de las necesidades del circuito.

Aplicaciones de los amplificadores operacionales

Gracias a su versatilidad, los operacionales pueden utilizarse en:

• Amplificación de señales de sensores
• Preamplificadores de audio
• Filtros activos
• Instrumentación electrónica
• Sistemas de adquisición de datos
• Automatización industrial
• Equipos de medida
• Proyectos de domótica e IoT

Por ejemplo, pueden acondicionar una pequeña señal generada por un sensor antes de enviarla a un microcontrolador.

Errores habituales durante el montaje

Si el circuito no funciona correctamente, conviene revisar:

• Orientación del circuito integrado.
• Polaridad y tensión de alimentación.
• Valores de las resistencias.
• Conexiones de la protoboard.
• Masa común entre los dispositivos.
• Nivel de la señal de entrada.
• Posible saturación de la salida.

También es recomendable utilizar condensadores de desacoplo cerca de los terminales de alimentación para reducir ruido e inestabilidades.

¿Protoboard o circuito impreso?

La protoboard es ideal para realizar pruebas y aprender electrónica, pero sus conexiones pueden introducir pequeñas capacidades y resistencias parásitas.

Para circuitos definitivos, aplicaciones de mayor frecuencia o diseños que necesiten mayor estabilidad, es preferible utilizar una placa de circuito impreso (PCB).

¿Cuándo utilizar un amplificador operacional?

Un operacional resulta especialmente útil cuando necesitamos amplificar, adaptar o filtrar una señal analógica antes de enviarla a otra etapa electrónica.

Su sencillez y versatilidad hacen que siga siendo fundamental en sensores, audio, instrumentación, automatización y sistemas electrónicos de control.

Conclusión

Montar un amplificador con operacional en una protoboard es una excelente forma de comprender conceptos como la ganancia, la realimentación y la saturación.

Además, permite experimentar modificando los valores de las resistencias y comprobando cómo cambia la señal de salida.

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