Problema 43-1    Fuente:  Problema 5-13 - página 179 - ALEXANDER, Charles K., SADIKU, Mathew N. O. - Libro: Fundamentos de Circuitos Elétricos - 5ª edição - Ed. Mc Graw Hill - 2013.

Determine V_o y I_o en el circuito mostrado en la Figura 43-01.1.

Solución del Problema 43-1

Atención:  La solución a este problema ha sido adaptada de la existente en las páginas 157 y 158 del libro fuente mencionado anteriormente.

Claramente, este circuito está en la configuración no inversora porque la señal está siendo aplicado a la entrada positiva. Esto significa que la señal en la salida del amplificador operacional estará en fase en relación con la señal aplicada a la entrada. Observe que en esta entrada tenemos un divisor resistivo formado por las resistencias de 10 kΩ y 90 kΩ. Luego, inicialmente calcule el equivalente Thévenin para el circuito de entrada.

En el lado izquierdo de la Figura 43-01.2, se muestra el circuito para calcular el voltaje de circuito abierto, que será el voltaje de Thévenin. En el lado derecho de la figura, se presenta el circuito ya transformado con sus respectivos valores.

Como encontramos V_th = 0,9 voltios ? Fácil ... solo resolvió un divisor de voltaje resistivo, es decir:

Y como calculamos R_th = 9 kΩ ? Bueno, simplemente se aplicó un cortocircuito en la fuente de voltaje, y con esto, las dos resistencias estaban en paralelo. Resolviendo el paralelo de las dos resistencias:

Ahora el circuito de entrada del amplificador operacional se reemplaza por el equivalente de Thévenin que se ha calculado. Vea en la Figura 43-01.3 cómo fue el circuito

Recordando la ecuación que define la ganancia en la configuración no inversora de un amplificador operacional de circuito cerrado.

Suponiendo que el amplificador operacional es ideal, se sabe que no fluye corriente eléctrica en sus entradas. Por lo tanto, el voltaje que aparece en la entrada positiva es el mismo que la fuente de voltaje, es decir 0,9 voltios. Por lo tanto, aplicando la ecuación que determina el voltaje de salida en la configuración no inversora, tenemos:

Debemos calcular la corriente eléctrica I_o. Observe, por el circuito, que I_o es la corriente eléctrica que el amplificador operacional suministra al circuito de salida, que está formado por las resistencias de 10 kΩ , 100 kΩ y 50 kΩ. Para el amplificador operacional ideal, no hay circulación de corriente en el entrada negativa. Entonces las resistencias de 100 kΩ y 50 kΩ, actuar como una carga para el amplificador operacional. Este conjunto de series está en paralelo con la resistencia de 10 kΩ. Entonces, resolver este paralelo es el valor de carga para el amplificador operacional.

Por lo tanto, la corriente I_o será:

Nota que al considerar el amplificador operacional como ideal , los cálculos están muy simplificados y directos.