Los Amplificadores Operacionales son circuitos integrados lineales básicos, basados en amplificadores diferenciales, que aparecío en la década de los cuarenta y recibio el nombre de amplificador operacional (AO) por estar destinado a resolver determinadas operaciones matemáticas en las calculadoras analógicas. Se trata de un amplificador de alta ganancia, que puede controlar su característica de respuesta mediante realimentación y que actualmente se emplea en multitud de circuitos.

El gran objetivo de los investigadores en el campo de la electrónica es conseguir realizar operaciones cada vez más complejas en el menor espacio posible y con el mínimo coste; de ahí que se empezaran a usar los circuitos integrados, es decir, circuitos muy pequeños donde todos los componentes que los forman se encuentran muy juntos y en un espacio muy reducido. Uno de los componentes más importantes de este tipo de circuitos es el amplificador operacional.

El amplificador operacional realiza un gran número de funciones tales como: amplificadores de señales, osciladores, filtros activos, inversores, sumadores, etc. El conjunto de propiedades que reúne un AO son:

* Muy alta ganancia de tensión.
* Alta impedancia de entrada.
* Impedancia de salida muy baja.
* Respuesta en frecuencia uniforme.
* Facilidad de gobernar la ganancia mediante una resistencia interna.

Desde el punto de vista teórico, un amplificador operacional es una especie de "caja mágica" con tan solo tres terminales. Uno de ellos es la salida, cuya tensión o corriente está siempre referidas a una masa que se supone implícita y que en la realidad está relacionada con la tensión de alimentación del circuito, y los otros dos se corresponde con las entradas.

Las entradas son una positiva (Ve+) y una negativa (Ve-). Cuando la tensión aplicada a la primera es superior a la aplicada a la segunda, la salida del amplificador operacional es positiva. Si, por el contrario, la tensión sobre la entrada positiva es inferior a la de la negativa, la salida es negativa.

La polaridad de la tensión de salida Vs depende de la diferencia entre las tensiones de las entradas. La tensión de salida es la misma siempre que la tensión diferencial de las entradas sea la misma, no importando el valor de la tensión común. El nivel de salida obtenido será el producto de la diferencia de las señales aplicadas en las entradas por la ganancia del amplificador: Vs = Ga (Ve1 + Ve2).

Deduciéndose que si algunas de las señales de entrada se anula se obtiene Vs=Ga(Ve1), o bien, Vs=Ga(-Ve2). Es decir, que en el primer caso la salida seguirá en fase a la entrada, denominandose entrada E1, entrada no inversora (+). En el segundo caso la señal de salida estará invertida, ya que el signo (-) así lo indica, por tanto, a la correspondiente entrada E2 se la conoce como entrada inversora (-).

En las siguientes figuras se muestran diferentes tipos de configuraciones de un amplificador operacional, LM741.

Actualmente, en lugar de diseñarse un amplificador perfectamente detallado con sus etapas individuales a base de decenas de componentes, se suele diseñar un circuito con unos cuantos amplificadores operacionales encapsulados y unos pocos elementos básicos, tales como resistencias, condensadores, diodos y algún que otro componente que pudiera necesitar. Con esto se consiguen innumerables ventajas: en primer lugar una mayor sencillez en el diseño.

Otra ventaja es que las principales características de un amplificador, como son su ganancia y su respuesta en frecuencia, son controladas con precisión mediante elementos pasivos estables (por ejemplo resistencias, condensadores o diodos).

Si a cualquier ingeniero electrónico se le preguntase cuál es el elemento más importante, más utilizado o más útil de los que existen actualmente, al margen evidentemente de los básicos, como resistencias, condensadores, inductancias y transistores, probablemente diría que los amplificadores operacionales, A.O.