Seguidor de tensión

01 · Punto de partida

Amplifica nada, resuelve todo

¿Para qué un amplificador que no amplifica? Porque el problema casi nunca es el voltaje: es la corriente que pide la carga. Un sensor o divisor se desploma al conectarlo (Tema 10); el seguidor se pone en el medio: copia el voltaje y pone la corriente él.

• ¿Cómo se cablea el lazo total β = 1?
• ¿Qué significa “alta Zin, baja Zout”?
• ¿Cuánta carga desplomada recupera?
• ¿Cuáles son sus límites honestos?

02 · Esquema

Un cable de salida a −

Vin entra a +; la salida se conecta directo a − (β = 1, lazo total). La regla V+ = V− hace el resto: Vout = Vin, siempre dentro de rieles. Es el circuito con op-amp más simple que existe: dos cables de señal más alimentación.

03 · Impedancias

El truco: entra liviano, sale fuerte

Caso concreto: fuente con Rs = 10k y carga RL = 2k. Directo: V = Vin×2/12 ≈ 17 % de Vin (desastre). Con seguidor en el medio: ≈ 100 %. El laboratorio lo mide.

04 · Límites honestos

G = 1 no significa perfecto

Rieles

Vout copia hasta el techo (LM358 con 5 V: 0,5–3,5 V). Pedir 4 V con simple 5 V satura: copiar también tiene techo.

Corriente máxima

LM358 entrega ~20–40 mA: un LED va, un motor no. Para potencia se agrega transistor (Curso 6) o driver.

Offset

Copia con error de mV (LM358: hasta ~2–7 mV): G = 1 ± migajas. Para dc de precisión se calibra o se elige mejor op-amp (Tema 21).

Velocidad

Slew rate y ancho de banda limitan señales rápidas: el seguidor también se queda corto en MHz (Tema 22).

05 · Buffer en código

Medir el rescate

Modelo del seguidor con techo, y comparador con/sin buffer sobre carga pesada.

def seguidor(vin, riel_pos=3.5, riel_neg=0.5):
    vout = min(max(vin, riel_neg), riel_pos)
    estado = "copia" if riel_neg < vin < riel_pos else "TECHO"
    print(f"Vin={vin:.2f}V -> Vout={vout:.2f}V [{estado}]")
    return vout


seguidor(2.0)
seguidor(4.5)
seguidor(0.1)

Con 5 V simples: 2,0 copia; 4,5 y 0,1 chocan techo. ¿Qué ventana útil confirma?

Rescate de carga

def rescate(vin=2.0, rs=10000, rl=2000):
    directo = vin * rl / (rs + rl)
    con_buffer = min(max(vin, 0.5), 3.5)
    print(f"directo: {directo:.2f}V ({directo/vin:.0%})")
    print(f"buffer:  {con_buffer:.2f}V ({con_buffer/vin:.0%})")
    return directo, con_buffer


rescate()
rescate(rl=1000)

06 · Analogía programador

Proxy / caché de lectura

1. 1
   Buffer = proxy.

   Replica el valor sin tocar el original: la carga habla con el proxy, el sensor descansa.

2. 2
   Alta Zin = lectura no destructiva.

   Como leer sin lockear: observar no altera lo observado (casi).

3. 3
   G = 1 = función identidad.

   id(x) = x parece inútil hasta que desacopla dos sistemas con costos distintos.

07 · Taller

Laboratorio: cuánto rescata

Fuente Rs = 10k, rieles 0,5–3,5 V. Mové Vin y RL: el laboratorio compara directo vs con buffer y calcula corriente de carga.

Preguntas para explorar

1. Bajá RL a 1k. ¿% directo? ¿El buffer sigue en 100 %?
2. Subí Vin a 4 V. ¿Qué pasa con el buffer? ¿Por qué?
3. Con RL = 20k: ¿hace falta buffer? ¿Qué enseña?

08 · Comprensión

Confusiones frecuentes

09 · Práctica guiada

Ejercicios de buffer

Ejercicio 1: divisor desplomado

Divisor 10k/10k con 5 V (Vth = 2,5 V, Rth = 5k) cargado con RL = 1k. Calculá directo y con buffer. Verificá con rescate() adaptado.

Ejercicio 2: corriente de carga

Seguidor con Vin = 2 V y RL = 1k a masa. ¿Corriente? ¿La da el LM358? ¿Y con RL = 100 Ω?

Ejercicio 3: montar y medir

LM358 como seguidor, Vin de un pote a 2 V, RL = 2k. Medí entrada y salida. ¿Diferencia? ¿De dónde viene?

10 · Síntesis

Ideas para recordar

Identidad que salva etapas. Ahora a amplificar de verdad: en el próximo tema, amplificador no inversor.