Cómo los Divisores de Tensión Fijan la Ganancia en Amplificadores Op‑Amp No Inversores e Inversores

Añadir un divisor de tensión al camino de realimentación negativa de un op‑amp hace que solo una fracción de la salida se realimente a la entrada inversora. El resultado es una salida que es un múltiplo predecible de la entrada. Las conexiones de alimentación se omiten aquí por simplicidad.

Con R₁ = R₂ = 1 kΩ y una entrada de 6 V, el op‑amp debe producir 12 V en su salida para mantener la entrada inversora a 6 V. El divisor fuerza la salida a ser el doble de la entrada.

También podemos ver el circuito calculando la corriente por R₁. El lado izquierdo de R₁ está a tierra, mientras que el derecho está a 6 V, así que caen 6 V a través de R₁ y fluyen 6 mA de derecha a izquierda. Como las entradas del op‑amp consumen corriente despreciable, la misma corriente fluye por R₂, generando otros 6 V a través de él. Sumando las dos tensiones se obtienen los 12 V de salida.

¿A dónde van esos 6 mA? Fluyen desde la alimentación positiva, a través del pin de salida del op‑amp, por R₂, por R₁ y a tierra. La fuente de 6 V solo fuerza al op‑amp a equilibrar las dos entradas; no suministra corriente al divisor.

Cambiar los valores de las resistencias cambia la ganancia global. La fórmula general de ganancia es

La ganancia nunca puede ser inferior a 1. Si R₂ fuera cero ohmios, el circuito se convierte en un seguidor de tensión con ganancia unitaria. Aumentar R₂ respecto a R₁ incrementa la ganancia arbitrariamente.

Como la polaridad de la salida coincide con la de la entrada, esta configuración se llama amplificador no inversor.

Papel de la Ganancia Diferencial del Op‑Amp

Una vez que la realimentación negativa está en marcha, la ganancia diferencial interna del op‑amp (p. ej., 200 000 o 250 000) tiene efecto insignificante en el comportamiento global del circuito. La relación de resistencias externas dicta la ganancia en lazo cerrado, a diferencia de amplificadores basados en transistores donde β influye fuertemente en el rendimiento.

Amplificador Inversor con Entrada No Inversora a Tierra

Ahora considere la entrada aplicada en la base del divisor mientras la entrada no inversora está a tierra:

La realimentación negativa fuerza la entrada inversora a una tierra virtual (0 V). Con R₁ = R₂ = 1 kΩ y una entrada de 6 V en el lado izquierdo, la salida debe oscilar a –6 V para mantener el nodo central a 0 V.

La ganancia para esta configuración viene dada por

Aquí la ganancia puede ser menor que 1, y la polaridad de la salida es opuesta a la de la entrada, por lo que se llama amplificador inversor.

Conclusiones

• Conectar directamente la entrada inversora del op‑amp a su salida crea un seguidor de tensión con ganancia unitaria.
• Usar un divisor de tensión para la realimentación negativa convierte el circuito en un amplificador no inversor; ganancia = 1 + R₂/R₁ y la polaridad de salida coincide con la entrada.
• Aplicar la entrada en la base del divisor (entrada no inversora a tierra) produce un amplificador inversor; ganancia = –R₂/R₁ y la polaridad de salida se invierte.
• En todos los casos, la relación de resistencias externas fija la ganancia en lazo cerrado, haciendo irrelevante la ganancia diferencial interna del op‑amp.