ICs de Op-Amp - Configuración de pines, características y funcionamiento

1. IC 741

El op-amp más utilizado es el IC741. El op-amp 741 es un amplificador de tensión, invierte la tensión de entrada en la salida, se puede encontrar en casi todos los circuitos electrónicos.

Configuración de pines:

Veamos la configuración de las patillas y las pruebas de los op-amps 741. Normalmente, se trata de una numeración en sentido contrario a las agujas del reloj alrededor del chip. Se trata de un CI de 8 patillas. Ofrecen un rendimiento superior en aplicaciones de integrador, amplificador sumador y retroalimentación general. Son op-amps de alta ganancia; la tensión en la entrada inversora puede mantenerse casi igual a Vin.

Se trata de un paquete de doble línea de 8 patillas con la distribución de patillas que se muestra arriba.

Clavija 1: Desplazamiento nulo.

Clavija 2: Terminal de entrada inversora.

Clavija 3: Terminal de entrada no inversora.

Clavija 4: -VCC (alimentación de tensión negativa).

Clavija 5: Desplazamiento nulo.

Clavija 6: Tensión de salida.

Clavija 7: +VCC (alimentación de tensión positiva).

Clavija 8: Sin conexión.

Los principales pines del amplificador óptico 741 son el pin2, el pin3 y el pin6. En el amplificador inversor, se aplica una tensión positiva al pin2 del op-amp; obtenemos la salida como tensión negativa a través del pin 6. La polaridad se ha invertido. En un amplificador no inversor, se aplica una tensión positiva al pin3 del amplificador óptico; obtenemos la salida como tensión positiva a través del pin 6. La polaridad sigue siendo la misma en el amplificador no inversor. Vcc suele estar en el rango de 12 a 15 voltios. Cuando se utilizan dos alimentaciones (+Vcc/-Vcc), son de la misma tensión y de signo contrario en casi todos los casos. Recuerda que el amplificador operacional es un amplificador de tensión diferencial de alta ganancia. Para un amplificador operacional 741, la ganancia es de al menos 100.000 y puede ser de más de un millón (1.000.000). Este es un hecho importante que tendrás que recordar cuando pongas el 741 en un circuito.

Hay muchos circuitos de aplicación comunes que utilizan el op-amp IC741, son sumador, comparador, restador, integrador, diferenciador y seguidor de tensión.

A continuación se muestran algunos ejemplos de circuitos basados en el CI 741. Sin embargo, el 741 se utiliza como comparador y no como amplificador. La diferencia entre ambos es pequeña pero significativa. Aunque se utilice como comparador, el 741 sigue detectando las señales débiles para poder reconocerlas más fácilmente. Un comparador es un circuito que compara dos tensiones de entrada. Una tensión se llama tensión de referencia y la otra se llama tensión de entrada. Es un circuito que compara una tensión de señal aplicada en una entrada de un op-amp con una tensión de referencia conocida en la otra entrada. El op-amp 741 tiene unas características de transferencia ideales (salida ±Vsat); y la salida cambia por un incremento de la tensión de entrada de 2mV.

2. LM324

El LM324 es un circuito integrado de amplificador operacional cuádruple de gran estabilidad y ancho de banda, diseñado para funcionar con una sola fuente de alimentación en una amplia gama de tensiones. Tiene algunas ventajas distintas a los tipos de amplificadores operacionales estándar en aplicaciones de alimentación única. Se trata de un encapsulado en línea doble de 14 patillas, que contiene cuatro amplificadores operacionales compensados internamente y de dos etapas, como se muestra en la figura.

• Los pines 1, 7, 8 y 14 son las salidas del comparador
• Las clavijas 2, 6, 9 y 13 son las entradas inversas del compactador
• Las clavijas 3, 5, 10 y 12 son entradas no inversoras del comparador
• La clavija 11 es tierra (0V)
• La clavija 4 es la tensión de alimentación; 5V

Características:

• Compensación interna de la frecuencia para una ganancia unitaria
• Gran ganancia de tensión continua 100 dB
• Gran ancho de banda 1 MHz
• Amplio rango de alimentación: Alimentación única de 3V a 32V
• Esencialmente independiente de la tensión de alimentación
• Rango de tensión de entrada diferencial igual a la tensión de alimentación
• Gran oscilación de la tensión de salida 0V a V+ - 1,5V

Los divisores de potencial del LM323 se conectan a las entradas inversoras y no inversoras del amplificador óptico para dar una tensión en estos terminales. La tensión de alimentación se da a +V y -V se conecta a tierra. La salida de este comparador será lógicamente alta si la entrada del terminal no inversor es mayor que la entrada del terminal inversor del comparador. Cuando la entrada inversora es mayor que la no inversora, la salida será lógica baja (0).

Funcionamiento del LM324:

• Cuando se aplica la potencia al terminal no inversor que es menor que la tensión inversora del amplificador de operación, la salida se vuelve cero, lo que significa que no hay flujo de corriente. Porque ya sabemos que cuando "+ > - = 1". Aquí el signo "+" indica el terminal no inversor y el signo "-" indica el terminal inversor.
• Si la tensión no inversora es mayor que la inversora, la salida será alta.
• En este caso, la salida del LM324 está conectada internamente a alguna resistencia y tiene alguna disposición dentro del CI, lo que marca una gran diferencia con otros comparadores.
• Está internamente tirada hacia arriba, por lo que no necesita ninguna conexión de resistencia desde la alimentación.

3. LM339

El LM339 es un comparador muy utilizado, diseñado para su uso en aplicaciones de detección de nivel, detección de bajo nivel y memoria en aplicaciones electrónicas industriales y de automoción. Tiene cuatro comparadores incorporados; compara dos niveles de tensión de entrada y da una salida digital para mostrar el mayor.

Además, estos comparadores tienen una característica única: el rango de tensión de modo común de entrada incluye la tierra, a pesar de que funcionan con una única tensión de alimentación.

• Los pines 1, 2, 13 y 14 son las salidas del comparador
• La clavija 3 es la tensión de alimentación; 5V
• Las clavijas 4, 6, 8 y 10 son entradas inversas del comparador
• Las clavijas 5, 7, 9 y 11 son entradas no inversoras del comparador
• La clavija 12 es tierra; (0V)

Características:

• Funcionamiento con señal o doble alimentación
• Amplio rango de alimentación (VCC=2V~36V)
  • Capacidad máxima: 2 V a 36 V
  • Probado hasta 30 V: Dispositivos no V
• La tensión de modo común de entrada incluye la tierra
• Drenaje de baja corriente de alimentación (IF=0,8mA)
• Salidas de colector abierto para cableado y conexión
• Baja corriente de polarización de entrada 25nA
• Baja tensión de saturación de salida
• Salida compatible con el sistema lógico TTL, DTL y CMOS
• Rango de tensión de entrada diferencial igual a la tensión de alimentación

Los divisores de potencial del LM339 se conectan a las entradas inversora y no inversora del amplificador óptico para dar una tensión en estos terminales. La tensión de alimentación se da a +V y -V se conecta a tierra. La salida de este comparador será lógicamente alta si la entrada del terminal no inversor es mayor que la entrada del terminal inversor del comparador.

Funcionamiento del LM339:

• Cuando se aplica la potencia al terminal no inversor que es menor que la tensión inversora del amplificador de operación, la salida se vuelve cero, lo que significa que no hay flujo de corriente. Porque ya sabemos que cuando "+ > - = 1". Aquí el signo "+" indica el terminal no inversor y el signo "-" indica el terminal inversor.
• Si la tensión no inversora es mayor que la tensión inversora, el flujo de corriente se producirá en el dispositivo.
• El LM339 se comporta como un colector abierto, por eso conectamos la resistencia desde la alimentación, si quitamos la resistencia no hay flujo de corriente en el circuito.

4. LM258

Los op-amps LM358 se utilizan en amplificadores de transductores, bloques de ganancia de corriente continua y todos los circuitos convencionales de op-amps que ahora se pueden implementar más fácilmente en sistemas de alimentación única. Por ejemplo, el op-amp LM358 puede funcionar directamente con la tensión de alimentación estándar de +5V que se utiliza como parte de los sistemas digitales y proporcionará fácilmente la electrónica de interfaz necesaria sin necesidad de las fuentes de alimentación adicionales de ±15V.

Se presenta en un encapsulado DIP de 8 patillas, como se muestra a continuación.

Descripción de la clavija:

• Los pines 1 y 7 son salidas del comparador
• Las clavijas 2 y 6 son entradas inversoras
• Las clavijas 3 y 5 son entradas no inversoras
• La clavija 4 es tierra (GND)
• La clavija 8 es VCC+

Características:

• Compensación interna de la frecuencia para una ganancia unitaria
• Gran ganancia de tensión en corriente continua: 100 DB
• Gran ancho de banda
• Amplio rango de alimentación: alimentación simple: 3V a 32V
• Drenaje de corriente de alimentación muy bajo, esencialmente independiente de la tensión de alimentación
• Baja tensión de offset de entrada: 2 mV
• El rango de tensión de modo común de entrada incluye la tierra
• Rango de tensión de entrada diferencial igual a la tensión de alimentación
• Consumo de energía adecuado para el funcionamiento de la batería

Ventajas:

• Dos op amps compensados internamente
• Elimina la necesidad de doble alimentación
• Permite la detección directa cerca de GND y VOUT también va a GND
• Compatible con todas las formas de lógica
• Drenaje de energía adecuado para el funcionamiento con batería

Funcionamiento del LM358:

La entrada inversora del comparador LM358, es decir, la clavija 2, se somete a una tensión fija, en la proporción 47k:10k, y la entrada no inversora del comparador se tira hacia abajo y se somete al terminal de detección. Cuando la resistencia entre la alimentación positiva y la entrada no inversora es alta, la entrada no inversora es menor que la entrada inversora, lo que hace que la salida del comparador sea baja en el pin 1. Y cuando la resistencia desciende haciendo que la entrada no inversora tenga una tensión superior a la de la entrada inversora, por lo que la salida del comparador es lógicamente alta.

5. CA 3130 Op Amp

Es un excelente Op Amp que requiere unos requisitos de corriente de entrada muy bajos. Su salida estará en el estado cero en el modo apagado. CA3130 es un CI BiMOS de 15 MHz con entradas MOSFET y una salida bipolar. En las entradas hay transistores MOSFET que proporcionan una impedancia de entrada muy alta. La corriente de entrada puede ser tan baja como 10pA. El CI muestra una velocidad de rendimiento muy alta y combina la ventaja de los transistores CMOS y bipolares. La presencia de transistores PMOS en las entradas permite una capacidad de tensión de entrada en modo común de hasta 0,5 voltios por debajo del carril negativo. Por tanto, es ideal en aplicaciones de alimentación única.

La salida tiene un par de transistores CMOS que oscilan la tensión de salida dentro de los 10 mV de cualquiera de los terminales de la tensión de alimentación. El IC CA3130 funciona con 5 a 16 voltios y puede compensarse en fase con un único condensador externo. También dispone de terminales para ajustar la tensión de compensación y el estroboscopio.

6. CA 3140 Op Amp

Es el Op Amp BiMOS de 4,5MHz con entradas MOSFET y salida bipolar. Tiene tanto transistores PMOS como transistores bipolares de alto voltaje en su interior. Las entradas tienen MOSFETs protegidos por puerta (PMOS) que proporcionan una impedancia de entrada muy alta, típicamente alrededor de 1,5T Ohms. El requisito de corriente de entrada es muy bajo, alrededor de 10pA. Presenta una respuesta muy rápida y una alta velocidad de funcionamiento. La salida tiene protección contra daños por cortocircuito del terminal de carga. La etapa de entrada tiene un FET PMOS que ayuda a que la tensión de entrada en modo común sea tan baja como 0,5 voltios. El CI está compensado internamente en fase para un funcionamiento estable. También tiene terminales para la reducción de frecuencia adicional y la anulación de la compensación.

7. Amplificador óptico TL071

Es un Op Amp de bajo ruido con entradas JFET. Funciona en modo común amplio y consume muy poca corriente. Requiere corrientes de polarización y compensación de entrada muy bajas. Su salida está protegida contra los cortocircuitos y tiene una velocidad de giro muy alta, de 13 V/us, y funciona sin latch. El TL0 71 es ideal para circuitos de alta fidelidad y preamplificadores de audio. El TL071 y el TL0 72 sólo contienen un OpAmp en su interior, mientras que el TL074 es un OpAmp cuádruple con 4 amplificadores operacionales en su interior.

8. TL082 Op Amp

Es un OpAmp doble con entradas y salidas separadas. Tiene entradas JFET y salidas bipolares. El CI presenta una velocidad de giro muy alta y un bajo sesgo de entrada. También tiene una baja corriente de offset y una baja tensión de offset. Sus entradas se pueden polarizar con corrientes de entrada muy bajas. La salida del CI está protegida contra cortocircuitos. El TL082 presenta un funcionamiento sin latch y tiene una compensación de frecuencia interna.

9. Op Op Amp LM 311

Se trata de un único OPAMP capaz de manejar circuitos DTL, RTL, TTL o MOS. Su salida puede conmutar hasta 50 voltios y 50mA de corriente. Funciona con una amplia gama de tensiones de alimentación, de 5 a 30 voltios, y requiere una sola alimentación. Puede accionar directamente relés, solenoides, etc. si la corriente requerida es inferior a 50 mA. La conexión de los pines del LM311 es diferente a la de otros OpAmps. Aquí el pin3 es una entrada inversora y el pin2 una entrada no inversora. La salida también es diferente. Tiene dos salidas. El pin7 es la salida positiva que absorbe la corriente, mientras que el pin 1 es la salida negativa.

La patilla 7 está conectada al colector del transistor de salida NPN. La patilla 1 forma el emisor del transistor de salida. Normalmente, el transistor de salida está en estado apagado y su colector es atraído hacia Vcc. Si su base recibe más de 0,7 voltios, se satura y se enciende. Esto hunde la corriente y la carga se enciende. Así que, a diferencia de otros OpAmps, el LM311 absorbe corriente y la salida se vuelve baja cuando se activa.

10. IC 747

El 747 es un amplificador operacional doble de propósito general que contiene dos op-amps 741. Los dos amplificadores operacionales tienen una red de polarización y unos cables de alimentación comunes. Por lo demás, su funcionamiento es completamente independiente. Las características del amplificador operacional son la ausencia de latch-up cuando se supera el rango de modo común de entrada y la ausencia de oscilaciones. Se trata de un paquete doble en línea (DIP) de 14 patillas, que se muestra en la figura siguiente:

Descripción de las clavijas del amplificador óptico 747:

Pin1 - Terminal de entrada inversora del op-amp1

Pin2 - Terminal de entrada no inversora del op-amp1

Pin3 - Terminal nulo de desplazamiento op-amp1

Pin4 - Tensión de alimentación negativa (-V)

Pin5 - Terminal nulo de desplazamiento del op-amp2

Pin6 - Terminal de entrada no inversora del op-amp2

Pin7 - Terminal de entrada inversora del op-amp2

Pin8 - Terminal nulo de desplazamiento del op-amp2

Pin9 - Tensión de alimentación positiva (+V) del op-amp2

Pin10 - Salida del op-amp2

Pin11 - Sin conexión (NC)

Pin13 - Tensión de alimentación positiva del op-amp1

Pin14 - Terminal nulo de desplazamiento del op-amp1

Características del op-amp 747:

• Tensión de alimentación dual de ±1,5V a ±15V
• No requiere compensación de frecuencia
• Protección contra cortocircuitos
• Amplios rangos de tensión en modo común y diferencial
• Bajo consumo de energía
• Ganancia unitaria estable
• No hay latch-up
• Desplazamiento equilibrado nulo
• La corriente de alimentación es inferior a 300 μA por amplificador a 5 V

¿Cómo probar un IC de Op Amp?

Los amplificadores operacionales se utilizan ampliamente en los circuitos electrónicos como amplificadores, comparadores, seguidores de tensión, amplificadores de suma, etc. La mayoría de los amplificadores operacionales más utilizados, como el 741, TL071, CA3130, CA3140, etc., tienen la misma configuración de patillas. Por lo tanto, este comprobador es útil para verificar el funcionamiento del amplificador óptico durante la resolución de problemas o el mantenimiento. Es una herramienta fácil de fabricar que resulta esencial en el banco de trabajo de un aficionado o técnico.

El comprobador está conectado a una base de CI de 8 pines en la que se puede insertar el CI que se va a comprobar. La patilla 2 (entrada inversora del CI) se conecta a un divisor de potencial R2, R3 que da la mitad de la tensión de alimentación a la patilla 2. La patilla 3 (entrada no inversora) de la base del CI se conecta a la VCC a través de R1 y un interruptor Push to on. El pin 6 de salida se utiliza para conectar el LED indicador visual a través de la resistencia limitadora de corriente R4.

El diseño es un comparador de tensión. Introduce el CI en el zócalo con la orientación correcta. La muesca del lado izquierdo del CI debe coincidir con la muesca de la base del CI. En este modo de comparador, la salida del CI1 se eleva cuando su patilla 3 recibe una tensión mayor que la patilla 2. Aquí la patilla 2 recibe 4,5 voltios (si la batería es de 9V) y la patilla 3, 0 voltios.

Por tanto, la salida permanece baja y el LED estará oscuro. Cuando se pulsa S1, la patilla 3 recibe un voltaje mayor que la patilla 2 y la salida del CI se vuelve alta para encender el LED. Esto indica que el circuito dentro del CI está funcionando.

Prueba de topologías:

Hay tres topologías de prueba en los amplificadores operacionales

• Los dos lazos de prueba de los amplificadores operacionales
• Bucle de autocomprobación
• Bucle de tres amplificadores operacionales

Ahora ya tienes una idea sobre la configuración de los pines y los IC's opam, si tienes alguna duda sobre este tema o sobre los proyectos eléctricos y electrónicos deja los comentarios abajo.

Vídeo que muestra la comparación de los 4 primeros circuitos integrados