Si un amplificador operacional o un amplificador aplica una ganancia a la señal de entrada, ¿eso significa que convierte señales de muy baja potencia en señales de alta potencia?
Por ejemplo, un amplificador operacional 741 tiene una ganancia de \ $ A_v = 10 ^ 5 \ $. Eso significa que puede convertir una señal de un rango de micro-voltios a un rango de voltios.
¿De dónde viene este poder? ¿Cómo es posible esta amplificación? ¿No contradice las leyes básicas de conservación de energía?
Sí, la potencia de salida es casi siempre mayor que la potencia de entrada en los amplificadores operacionales. Idealmente, la potencia de entrada es cero ya que las resistencias de entrada son infinitas.
Aquí hay un pinout para un amplificador operacional 741 de 8 clavijas:
Verlospinesetiquetados+Vy-V?Esossonparavoltajesdealimentación.Deahíprovienelapotenciadesalida.Laconservacióndelaenergíanoseviola.
Aquíhayuncircuitoamplificadornoinversorqueilustraesto.Incluíunacorrientedepolarizaciónentre+Vy-Vde2.8mA,quetomédeunahojadedatos.Comopuedesver,todoelpodersetieneencuenta.¡Sorprendentemente,soloalrededorde1/6delaenergíatotaldelabateríaseentregaalacarga!Estosedebealosgrandesvoltajesdealimentaciónyalbajovoltajedesalida.Veráestamismabajaeficienciaporlamismarazónenreguladoresdevoltajelinealescomoel7805yel317.
simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab
Advertencia: CircuitLab no simula los pines de voltaje de suministro del amplificador operacional correctamente. Si intenta simular este circuito, no obtendrá corriente en + V y -V.
Sí, los opamps tienen una ganancia súper alta, que proporciona un gran número de amplificaciones cercanas al infinito y más allá, algunos de ellos incluso ve a las once.
Dejando eso de lado, planteaste un punto válido: eso no tiene mucho sentido en las consideraciones del mundo real.
Hablando del mundo real, los opamps no son en realidad cajas triangulares con una etiqueta de número grande en ellos. Aquí está la hoja de datos del 741 opamp Supongo que se refería a su pregunta.
En la página 4, encuentras un diagrama esquemático que reemplaza el simple "triángulo con un gran número" con muchos transistores y un montón de otras cosas. Para mí, esto parece un circuito regular, nada más y nada menos. Más específicamente, nada realmente grita "rompo las leyes de energía de la física" hacia mí.
Pero al ser un circuito complicado, todavía es difícil ver qué está pasando exactamente. Es por eso que a la gente se le ocurrió un sustituto para esto, que es ese símbolo triangular, con una ganancia muy alta. Es solo un modelo para simplificar lo que sucede debajo del capó y es bueno porque es realmente simple (en comparación con el circuito que describe) y le permite hacer los cálculos que desea.
Como todo modelo, tiene sus limitaciones y requiere que se aplique el sentido común.
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