función inversora

Una función inversora es un circuito electrónico que invierte la polaridad o fase de una señal de entrada. En lógica digital, convierte una señal alta (típicamente 5V o 3.3V) a baja, y de baja a alta. En circuitos analógicos, desplaza la fase 180 grados: un voltaje positivo se vuelve negativo y viceversa. El inversor más simple es un solo transistor o puerta lógica (la puerta NOT), pero el comportamiento inversor también aparece como un efecto secundario en amplificadores, transformadores y configuraciones de amplificadores operacionales.

En aplicaciones digitales, el inversor es el bloque de construcción fundamental. Un chip inversor estándar de la serie 74 contiene seis puertas NOT independientes, cada una aceptando una entrada y produciendo su opuesto lógico. El tiempo de respuesta suele estar en el rango de los nanosegundos. Estas puertas forman la base de circuitos lógicos más complejos: las puertas NAND, las puertas NOR y, en última instancia, cada circuito lógico combinacional utiliza la inversión en algún lugar de su diseño.

Uso en amplificadores analógicos y operacionales

Los circuitos inversores analógicos se construyen más comúnmente con amplificadores operacionales. Un amplificador operacional configurado con su señal de entrada alimentada al terminal inversor (la entrada negativa) y el terminal no inversor conectado a tierra amplificará e invertirá la señal simultáneamente. La ganancia depende de la relación entre la resistencia de retroalimentación y la resistencia de entrada: una ganancia de 10 significa que la salida es 10 veces mayor en magnitud y opuesta en polaridad. Esta configuración se denomina amplificador inversor y es una de las dos topologías principales de amplificadores operacionales en instrumentación y trabajo de audio.

Los transformadores inversores (transformadores 1:1 con polaridad de bobinado secundario invertida) fueron comunes en la distribución de señales analógicas, aunque ahora se especifican con menos frecuencia. La inversión de fase también ocurre naturalmente en el acoplamiento de transformadores cuando el bobinado secundario se enrolla en la dirección opuesta al primario, lo que puede ser deliberado para ciertas aplicaciones como amplificadores de potencia push-pull donde dos canales deben impulsar polaridad opuesta.

Los problemas surgen cuando el comportamiento inversor no es intencionado. Una sola inversión de cable o un transformador mal cableado puede invertir un canal en un sistema de audio estéreo, causando cancelación de fase si ambos canales se suman. En los sistemas de control, una señal de retroalimentación invertida hará que el sistema se vuelva inestable, impulsando con fuerza en la dirección equivocada. Los equipos de prueba (osciloscopios, generadores de funciones) suelen proporcionar un botón de inversión de polaridad precisamente porque las relaciones de fase son importantes en la medición y la resolución de problemas.