Amplificador. Dispositivo para amplificar señales.

Amplificadores (Amplifiers)

Figura : El símbolo esquemático de un amplificador diferencial tiene dos entradas a la izquierda (etiquetadas “+” y “−”) y una única salida a la derecha. Entradas adicionales (como las fuentes de alimentación o la tensión de referencia para una salida simple) generalmente se agregan en la parte superior o inferior del símbolo, con las tensiones positivas arriba y las negativas abajo.

Cuando todos los amplificadores de un diseño utilizan las mismas fuentes de alimentación, los diseñadores suelen omitir estas conexiones en los esquemas, mostrando únicamente las entradas y salidas.

En diagramas de bloques, en lugar de un esquema detallado, las señales diferenciales suelen representarse como una sola línea, por lo que se utiliza un símbolo convencional de amplificador con una sola entrada. Si es necesario indicar señal diferencial, se especifica en la etiqueta correspondiente.

Un amplificador es un dispositivo que incrementa la amplitud de una señal eléctrica utilizando energía de una fuente de alimentación. Puede amplificar tensión, corriente o potencia, manteniendo la forma de onda de la señal de entrada.

Un modelo básico de amplificador es una fuente controlada, donde la salida depende de la entrada: $$V_{out} = A_v \, V_{in}$$, donde $$A_v$$ es la ganancia en tensión.

Existen distintos tipos de amplificadores:

• Amplificador de tensión (Voltage amplifier)
• Amplificador de corriente (Current amplifier)
• Amplificador de potencia (Power amplifier)

En un amplificador diferencial, la salida depende de la diferencia entre dos entradas: $$V_{out} = A_d (V_p - V_n)$$.

La ganancia también puede expresarse en función de corriente: $$A_i = \frac{I_{out}}{I_{in}}$$.

En la práctica, los amplificadores tienen limitaciones:

• Rango de salida limitado por la fuente de alimentación.
• Ganancia dependiente de la frecuencia.
• Distorsión en señales grandes.
• Impedancias de entrada y salida no ideales.

La respuesta en frecuencia suele describirse mediante:

$$A(f) = \frac{A_0}{1 + j\frac{f}{f_c}}$$

donde $$f_c$$ es la frecuencia de corte. Para frecuencias bajas, la ganancia es aproximadamente constante, mientras que a altas frecuencias disminuye.

Un parámetro importante es el producto ganancia-ancho de banda: $$A_v \cdot f = \text{constante}$$, lo que implica que al aumentar la ganancia, disminuye el ancho de banda.

La distorsión ocurre cuando la salida no es una versión escalada exacta de la entrada. Puede deberse a no linealidades o saturación. Para minimizarla, se diseñan amplificadores que operen en regiones lineales.

En resumen, los amplificadores son bloques fundamentales en electrónica analógica, utilizados para procesamiento de señales, comunicaciones y control, siendo clave comprender tanto su comportamiento ideal como sus limitaciones reales.

Términos relacionados :

• Amplificador diferencial (Differential amplifier)
• Entrada no inversora (Non-inverting input)
• Entrada inversora (Inverting input)
• Salida del amplificador (Amplifier output)
• Ganancia en tensión (Voltage gain)
• Ganancia diferencial (Differential gain)
• Señal de entrada (Input signal)
• Señal de salida (Output signal)
• Señal diferencial (Differential signal)
• Señal de modo común (Common-mode signal)
• Rechazo de modo común (Common-mode rejection)
• Relación CMRR (Common-mode rejection ratio)
• Impedancia de entrada (Input impedance)
• Impedancia de salida (Output impedance)
• Fuente de alimentación positiva (Positive supply)
• Fuente de alimentación negativa (Negative supply)
• Referencia de tensión (Reference voltage)
• Offset de entrada (Input offset)
• Etapa de amplificación (Amplification stage)
• Amplificador operacional (Operational amplifier)
• Respuesta en frecuencia (Frequency response)
• Ancho de banda (Bandwidth)
• Saturación del amplificador (Amplifier saturation)
• Distorsión de señal (Signal distortion)
• Ruido eléctrico (Electrical noise)
• Modelo ideal de amplificador (Ideal amplifier model)
• Modelo real de amplificador (Real amplifier model)
• Ganancia en lazo abierto (Open-loop gain)
• Ganancia en lazo cerrado (Closed-loop gain)
• Etapa de salida (Output stage)