En esta experiencia mostraremos a los alumnos cómo la retroalimentación negativa determina la ganancia del amplificador operacional. Para el montaje del amplificador operacional podemos utilizar una placa de circuito universal o un simple zócalo con dos puentes de terminales. La primera posibilidad se muestra en la figura 1.
En la época en que este artículo fue escrito las matrices de contacto no eran comunes. Sería hoy la solución ideal para el montaje del circuito usado en la experiencia.
El circuito correspondiente se muestra en la figura 2
En este circuito el potenciómetro en el circuito de realimentación determinará la ganancia del amplificador operacional. En la posición de mínima resistencia, es decir, cero, la ganancia será unitaria.
En la posición de máxima resistencia, es decir, con 1 M, la ganancia será 100.
Podemos, por lo tanto, variar la ganancia del circuito entre cero y 100, mientras movemos el eje del potenciómetro de 1M.
El segundo potenciómetro, de 10 k, conectado a la entrada del circuito permite aplicar tensiones en la entrada no inversora del amplificador operacional, o en la entrada inversora.
Estas tensiones se ajustan entonces entre 0 y un valor máximo que se determinará por la existencia o no de una resistencia en serie con el potenciómetro.
Con el resistor de 100 k, la tensión en el cursor del potenciómetro y, por lo tanto, en la entrada del amplificador operacional podrá ser variada entre 0 y aproximadamente 10% de la tensión de la fuente, o sea, 0,6 V.
Sin la resistencia, la tensión variará entre 0 y 6 V, es decir, el valor total de la tensión de la fuente.
El multímetro conectado a la salida será para verificar la tensión amplificada por el operario. El multímetro común se ajustará a una escala de tensión continua (VDC) con un fondo de 10 o 15 V.
Experiencia:
1ª fase
Inicialmente, sin el resistor R1 en el circuito, o sea, con el potenciómetro de 10 k directo en el circuito, y el potenciómetro de 1M en su mínima resistencia (todo a la izquierda), conectamos el circuito.
El potenciómetro de 10 k debe estar también en su mínimo (todo a la izquierda).
La lectura del multímetro debe ser cero voltios o un valor próximo, ya que no habrá tensión en la entrada no inversora. Luego girando lentamente el potenciómetro de 10 k, veremos que la tensión en el multímetro va aumentando.
Aumentará hasta casi el valor de la fuente en el máximo de giro del potenciómetro
En esta experiencia, vemos que el aumento lento de la tensión en la salida indica su ganancia unitaria. La tensión aplicada a la entrada del amplificador sube en la misma proporción que la tensión de salida.
Volviendo el potenciómetro de 10k a la posición de lectura de tensión desnudo en el multímetro, podemos pasar a la segunda fase de la experiencia:
2ª fase
Giramos el potenciómetro de 1M hasta aproximadamente la mitad de su curso, obteniéndose con ello una resistencia de realimentación de aproximadamente 50 veces.
En estas condiciones, observamos que un movimiento mínimo del potenciómetro de 10 k con la aplicación de una tensión mínima en la entrada del amplificador hace que la aguja del multímetro salte, saturándolo rápidamente.
La ganancia del amplificador es mucho mayor, para la variación de tensión en la entrada del circuito. (figura 6)
Deshacemos la conexión que coloca a la resistencia R1 en corto, de modo que entra en el circuito.
Volvemos el potenciómetro de 10 k a su posición de indicación cero en el instrumento para pasar a la tercera fase de la experiencia.
3ª fase
Con la colocación del resistor R1 en el circuito la tensión de entrada en el amplificador variará entre aproximadamente 0 y 0,6V.
Con eso, al mover el potenciómetro de 10 k, la tensión será amplificada en 50 veces aproximadamente para tener una variación rápida de la lectura de tensión de salida.
La saturación ocurrirá con aproximadamente 0,1V de entrada o 18% del giro del potenciómetro cuando la tensión en la salida se acerque a 6 V, o sea, valor de la tensión de la fuente.
El gráfico de la figura 7 muestra lo que ocurre en esta fase.
Entonces, el lector lo siguiente:
En la primera fase la ganancia es unitaria de modo que las variaciones de la tensión de salida acompañan exactamente las variaciones de la tensión de entrada.
En la segunda fase tenemos una ganancia de aproximadamente 50 veces. Las variaciones muy grandes de la tensión de entrada luego saturan el amplificador, haciendo que en su salida rápidamente la tensión suba hasta el máximo y pare.
En la tercera fase, el rango de tensiones de entrada es menor, pero hay amplificación. La tensión sube hasta el valor de saturación y estaciona. El valor de la tensión de salida será siempre 50 veces mayor que el de la tensión de entrada hasta el punto en que ocurre la saturación.
