6.1: Introducción a los circuitos integrados analógicos
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Los circuitos analógicos son circuitos que tratan con señales libres para variar de cero a voltaje de fuente de alimentación completa. Esto contrasta con los circuitos digitales, que emplean casi exclusivamente señales de “todas o nada”: voltajes restringidos a valores de cero y voltaje de suministro completo, sin estado válido entre esos límites extremos. Los circuitos analógicos a menudo se denominan circuitos lineales para enfatizar la continuidad válida del rango de señal prohibido en los circuitos digitales, pero esta etiqueta desafortunadamente es engañosa. El hecho de que se permita que una señal de voltaje o corriente varíe suavemente entre los extremos de cero y los límites de la fuente de alimentación completa no significa necesariamente que todas las relaciones matemáticas entre estas señales sean lineales en el sentido “lineal” o “proporcional” de la palabra. Como verás en este capítulo, muchos circuitos llamados “lineales” son bastante no lineales en su comportamiento, ya sea por la necesidad de la física o por el diseño.
Los circuitos de este capítulo hacen uso de componentes IC, o circuito integrado. Dichos componentes son en realidad redes de componentes interconectados fabricados en una sola oblea de material semiconductor. Los circuitos integrados que proporcionan una multitud de funciones prediseñadas están disponibles a muy bajo costo, beneficiando a estudiantes, aficionados y diseñadores de circuitos profesionales por igual. La mayoría de los circuitos integrados proporcionan la misma funcionalidad que los circuitos semiconductores “discretos” a niveles más altos de confiabilidad y a una fracción del costo. Por lo general, la construcción del circuito de componentes discretos es favorecida solo cuando los niveles de disipación de potencia son demasiado altos para que los circuitos integrados los manejen.
Quizás el circuito integrado analógico más versátil e importante para que el estudiante domine es el amplificador operacional o op-amp. Esencialmente nada más que un amplificador diferencial con ganancia de voltaje muy alto, los amplificadores operacionales son el caballo de batalla del mundo del diseño analógico. Al aplicar inteligentemente la retroalimentación de la salida de un amplificador operacional a una o más de sus entradas, se puede obtener una amplia variedad de comportamientos de este único dispositivo. Muchos modelos diferentes de amplificador operacional están disponibles a bajo costo, pero los circuitos descritos en este capítulo incorporarán solo modelos de amplificador operacional comúnmente disponibles.