OpAmp utilizado como sumador

  

Pero, ¿cómo puede la OpAmp amplificar una diferencia potencial si \ $ \ Delta U = U_ + −U _− = 0 \ $?

No puede. Tus sospechas son correctas.

En el amplificador operacional ideal teórico, la ganancia de bucle abierto es infinita, por lo que el amplificador operacional ajustará la salida hasta que la tensión de salida sea la salida deseada (por ejemplo, 2 V) y la entrada \ $ V _- \ $ entonces sea \ $ \ frac {2} {\ infty} = 0 ~ V \ $.

Mientras tanto, en el mundo real, la ganancia de los amplificadores operacionales es menor que \ $ \ infty \ $ pero aún es alta, tal vez 1,000,000. En este caso, para obtener nuestra salida de 2 V, la entrada \ $ V _- \ $ será entonces \ $ \ frac {2} {1M} = 2 ~ \ mu V \ $.

¿Cero? Tal vez no, pero "virtualmente"!

Obtiene su "información", como la llama, en virtud del terreno virtual que el amplificador operacional tiene que mantener. Si U1 o U2 cambian, la corriente a través de R1 y R2 cambiará. Esa corriente, ya que la corriente de entrada al amplificador operacional es cero, debe pasar por R, lo que hará que la salida, Ua, cambie.

Los terminales de un amplificador operacional ideal son de impedancia infinita, esto significa que la corriente no fluye dentro o fuera de ellos. Así que en este diagrama obtendrías un flujo de corriente entre todas las resistencias. En un amplificador operacional ideal, la salida hace que las entradas tengan el mismo potencial, pero solo si está en realimentación negativa. La "conexión a tierra virtual" o el cortocircuito en los terminales es solo una manera fácil de analizar la retroalimentación negativa en bucle cerrado del amplificador sin tener que considerar las señales en el dominio del tiempo o de la frecuencia.

También vale la pena señalar que un operador ideal tiene un ancho de banda infinito, una impedancia de entrada infinita y un rango infinito. Un opamp real no lo hace. Un amplificador operacional real toma tiempo para responder, la salida no rastreará la respuesta de las entradas instantáneamente y se retrasará. Un opamp real no tiene impedancia infinita, lo que significa que cierta corriente fluirá hacia los terminales, por lo general es el rango de uA a nA (o incluso más pequeño) pero podría afectar su cálculo si sus resistencias fueran muy grandes.     

No tienes un terreno. Tiene un suelo VIRTUAL que tiene el mismo potencial que el suelo. La corriente que atraviesa R1 y R2 tiene que ir a alguna parte (a la ley actual de Kirchoff), y pasa por R, generando una diferencia potencial entre V- y Vout.

Derivémoslo, pero por simplicidad, dejemos de lado U2 y R2.

Primero, el amplificador operacional en sí tiene una ganancia muy grande A, y $$ U_a = (V_ + - V_-) \ times A $$ Eso es por DEFINICIÓN! Ahora, \ $ V _ + = 0 \ $, ya que está conectado a tierra, entonces $$ \ frac {U_a} {A} = -V _- $$

Ahora, los amplificadores operacionales ideales tienen una corriente cercana a cero en los terminales de entrada. Asumamos una corriente cero y apliquemos la ley actual de Kirchoff en el terminal de entrada negativa.

$$ \ frac {U_1 - V _-} {r_1} = \ frac {V_- - U_a} {R} $$

Sustituir en \ $ V _- \ $

$$ \ frac {U_1 - \ frac {-U_a} {A}} {r_1} = \ frac {\ frac {-U_a} {A} - U_a} {R} $$

Ahora, toma el límite a medida que A va al infinito, y obtendrás:

$$ U_a = - \ frac {R} {r_1} U_1, $$, que es la ecuación para el amplificador inversor.

Amplificadores del mundo real es imposible tener perfectamente 0 diferencias entre dos terminales.

El modelo de ganancia infinita e impedancia de entrada infinita puede explicarse por el circuito amplificador operacional interno simplificado con dos etapas a continuación.

Estemismocircuitopodríacrearseconcasicualquiertipodetransistor,losBJTsonsolounejemplodeuntipo.

IgnoreQ3yconcéntreseenQ1yQ2.Lateoríadelaoperaciónparaellos(análisisdepequeñaseñal)esqueustedtieneunafuentedecorrienteconstantequeintentamantenersuflujodecorrienteajustandoelvoltaje.Siunadelasentradasesligeramentemásaltaomásbajaquelaotra,afectaráelflujodecorrientequecausaelaumentodelvoltaje,demodoqueelotroamplificadorcompensaráelcambiodeflujodecorrienteajustadoparaquei1seaCONSTANTE.

Q3esunasegundaetapaparaesteaplicadorqueaumentalagananciaaúnmás.

Estasdosetapassecombinanparaser(Stage1Gain)*(Stage2Gain)==LARGENUMBER

aquíesdondeobtenemoslagananciateórica"Infinita".

Además, el flujo de corriente cero desde los terminales proviene del uso de transistores que permiten que la corriente virtualmente CERO (imagínese los transistores mosfet o jfet) fluya a través de ellos.