Seguidor de voltaje (Buffer) con Amplificador Operacional

Seguidor de voltaje (Buffer) con amplificador operacional

Un seguidor de voltaje con amplificador operacional (buffer) es un circuito que tiene una ganancia de voltaje de 1. Para comprender mejor la operación de un seguidor de voltaje, debemos recordar la operación de un amplificador operacional como un amplificador no inversor. Vea el diagrama a continuación.

Amplificador operacional no inversor

La ganancia del amplificador (Amp. Op.) no inversor viene dada por la fórmula: G = 1 + (R2/R1).

Si hacemos que el valor de la resistencia R2 sea igual a cero y que el valor de la resistencia R1 sea muy grande (que tienda al infinito), obtenemos un amplificador con una ganancia unitaria, o sea G=1. Esto significa que el voltaje de la señal de salida es el mismo que el voltaje de la señal de entrada. Ver el diagrama siguiente.

Seguidor de voltaje con amplificador operacional (Buffer)

Un búfer (buffer) tiene una salida que es exactamente igual a la entrada. Este comportamiento puede parecer inicialmente inútil, pero tiene características que ayudan a resolver los problemas de acoplamiento de impedancia.

• La impedancia de entrada de un buffer usando un amplificador operacional es muy alta, casi infinita
• La impedancia de salida es muy baja, solo unos pocos ohmios.

Seguidor de voltaje con amplificador operacional o Buffer.

Si la impedancia de entrada es muy alta, no carga al circuito que envía la señal, y si su impedancia de salida muy baja permite entregar, al circuito que recibe la señal, una cantidad suficiente de corriente.

En pocas palabras, un buffer pide muy poca corriente al circuito que le entrega la señal y aumenta mucho la capacidad de entregar corriente al circuito que recibe la señal.

Ventajas del seguidor de voltaje

• Proporciona ganancia de potencia y ganancia de corriente. (ganancia de voltaje = 1).
• Baja impedancia de salida. Se pueden evitar los efectos de carga.
• Alta impedancia de entrada. El amplificador operacional no tomacorriente de la entrada.

Aplicaciones de seguidor de voltaje

• Circuitos de muestra y retención.
• Buffers para circuitos lógicos.
• Filtros activos. Los seguidores de voltaje se pueden usar para aislar las etapas del filtro entre sí, al construir filtros de varias etapas.

Ejemplo de un seguidor de voltaje con Amplificador Operacional

Necesitamos obtener 6 voltios de una fuente de 12 voltios para alimentar una resistencia de carga (RL) de 100 ohmios.

Utilizamos dos resistencias de 100K en serie como un divisor de voltaje (R1, R2). Como las resistencias tienen el mismo valor, el voltaje entre ellas es exactamente de 6 voltios (punto A).

Si conectamos la carga de 100 ohmios al punto A, el voltaje ya no será de 6 voltios, porque la resistencia inferior de 100K está en paralelo con la carga.

La resistencia equivalente de las resistencias en paralelo es: 100,000 x 100 / (100,000 + 100) = 99.9 ohmios. Podemos asumir con seguridad el valor aproximado de 100 ohmios.

Usando el divisor de voltaje nuevamente, el voltaje en el punto A es: V_A = 12 / (100K + 100) x 100 = 0.012 voltios. Muy diferente de los 6 voltios esperados.

Para evitar este problema, utilizamos un seguidor de voltaje con amplificador operacional. La entrada no inversora del amplificador operacional está conectada al punto A y la salida se conecta a la resistencia de 100 ohmios (la carga). La carga tendrá exactamente 6 voltios entre sus terminales.