Amplificador no inversor

01 · Punto de partida

12 mV no entran a un ADC

El puente del Tema 13 daba 12,4 mV: un ADC de 5 V/10 bits tiene pasos de ~5 mV, apenas 2–3 cuentas. El no inversor multiplica por G sin cargar el sensor (Vin entra a +, alta Zin): ×101 convierte 12,4 mV en 1,25 V legibles.

• ¿Dónde va cada resistencia?
• ¿Por qué la ganancia es 1 + R2/R1?
• ¿Qué valores elijo en la práctica?
• ¿Qué se rompe con G muy alta?

02 · Esquema

Seguidor con divisor

Vin a +. Entre salida y masa, divisor R2 (arriba) – R1 (abajo); el punto medio va a −. Es el seguidor del Tema 16 con retorno parcial: β = R1/(R1+R2) en vez de 1.

03 · Fórmula

El +1 no se negocia

V+ = V−: Vin = Vout×R1/(R1+R2) → Vout = Vin×(R1+R2)/R1:

G = 2 es el mínimo con resistencias iguales; G = 1 es el seguidor (R2 = 0). El error con E12 (4,90 vs 5) se calibra por software.

04 · Límites

Ganancia alta cobra peaje

Rieles

G×Vin debe caber: 100 mV×101 = 10,1 V satura con ±7,5 V. Ganancia y rango se eligen juntos.

Offset × G

2 mV de offset con G = 101 son 0,2 V de error a la salida: lo que ignorabas en G = 1 ahora se ve (Tema 21).

Ancho de banda

GBW constante: más G = menos BW (LM358 ~1 MHz: G = 100 → ~10 kHz útiles). Audio y más allá piden otro chip (Tema 22).

Resistencias extremas

R de MΩ meten ruido y bias; R de Ω piden corriente. Zona cómoda: 1k–100k.

05 · Ganancia en código

Predecir antes de soldar

Calculadora de no inversor con techo y aviso de offset amplificado.

def no_inversor(vin, r1=10e3, r2=100e3, riel=7.5, offset_mv=2.0):
    g = 1 + r2 / r1
    vout = min(max(vin * g, -riel), riel)
    err = offset_mv / 1000 * g
    estado = "OK" if abs(vin * g) < riel else "TECHO"
    print(f"G={g:.2f} Vout={vout:+.3f}V [{estado}] error_offset~{err*1000:.0f}mV")
    return vout


no_inversor(0.0124, r2=1e6)
no_inversor(0.1, r2=100e3)
no_inversor(0.1, r2=1e6)

12,4 mV ×101 = 1,25 V ✓. 100 mV ×101 pide 10,1 V: ¿qué informa? ¿Y el error de offset?

Elegir R2 con E12

def elegir_r2(g_deseada, r1_k=10):
    E12 = [10, 12, 15, 18, 22, 27, 33, 39, 47, 56, 68, 82]
    candidatos = [v * m for m in (1, 10, 100) for v in E12]
    objetivo = (g_deseada - 1) * r1_k
    mejor = min(candidatos, key=lambda v: abs(v - objetivo))
    g_real = 1 + mejor / r1_k
    print(f"G={g_deseada}: R2={mejor}k -> G_real={g_real:.2f}")
    return mejor


for g in (2, 5, 10, 11):
    elegir_r2(g)

06 · Analogía programador

Zoom con tope

1. 1
   G = factor de escala.

   Como un zoom ×11: útil hasta que la imagen excede la pantalla (riel).

2. 2
   Offset × G = bug amplificado.

   Un redondeo invisible en ×1 se vuelve error visible en ×101: calibrar o morir.

3. 3
   E12 = valores discretos.

   Como tamaños de fuente fijos: elegís el más cercano y compensás por software.

07 · Taller

Laboratorio: elegir ganancia

Rieles ±7,5 V, offset 2 mV. Mové Vin y G: el laboratorio muestra Vout, estado y error de offset a la salida.

Preguntas para explorar

1. Probá ×101 con 100 mV. ¿Vout? ¿Qué G máxima admite ese Vin?
2. Con ×101: ¿error de offset? ¿Qué % de 1,25 V (puente ×101) representa?
3. ¿Por qué el laboratorio usa rieles ±7,5 y no 0,5–3,5?

08 · Comprensión

Confusiones frecuentes

09 · Práctica guiada

Ejercicios de ganancia

Ejercicio 1: puente a ADC

Puente da 12,4 mV a 1 % y −0,27 V a 30 °C. Diseñá G para que 12,4 mV → ≈1,25 V sin que −0,27 V sature. Verificá con no_inversor().

Ejercicio 2: E12 honesto

Quiero G = 10 con R1 = 10k. ¿R2 ideal? ¿E12 más cercano? ¿G real y error %?

Ejercicio 3: montar ×11

LM358 dual ±9 V, R1 = 10k, R2 = 100k, Vin = 0,5 V de un pote. Medí Vout. ¿11×? ¿Diferencia esperable?

10 · Síntesis

Ideas para recordar

Amplificar sin invertir dominado. Falta la otra mitad: en el próximo tema, amplificador inversor.