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AMPLIFICADOR OPERACIONAL SUMADOR Jhonny Andrés Hurtado Morales [email protected]

Nora cristina Vanegas e-mail: integrante2@institución (quitar hipervínculo) comparadores, como se verá más adelante. Si la tensión más alta es la aplicada a la patilla + la

RESUMEN: En este laboratorio pondremos en práctica un sumador inversor y un derivador donde en este caso será solo con dos señales pero se podrá realizar con n señales para así poder obtener una sola señal a la salida. Los amplificadores operacionales son circuitos semiconductores cuyas características de funcionamiento los hacen muy versátiles y con ellos se pueden resolver diversos tipos de problemas relacionados con el procesamiento de señales electrónicas.

salida será VS+, mientras que si la tensión más alta es la del pin - la salida será la alimentación VS-.

A.

A.O SUMADOR INVERSOR

Mediante este laboratorio podremos conocer más acerca de este elemento que ha sido importante en el progreso de la electrónica en el mundo.

OBJETIVO GENERAL: 

Conocer el funcionamiento amplificador.

de

un Figura 1. AO Sumador Inversor.

I. Ganancia en lazo abierto: La ganancia del AO a lazo abierto esta en alrededor de 200 V/mV es decir aproximadamente 200.000, y la resistencia de entrada esta en alrededor de 200 K ohms. tension en modo común: 70-90 dB. Tension Offset: 6.0 mV Corriente Ofsset: 200 nA. Corriente de polarizacion de entrada: 500 nA. Slew rate: 0.5 - V/µs. Relación de rechazo en modo común: 70-90 dB. Si no existe realimentación la salida del A. O. será la resta de sus dos entradas multiplicada por un factor. Este factor suele ser del orden de 100.000(que se considerará infinito en cálculos con el componente ideal). Por lo tanto si la diferencia entre las dos tensiones es de 1V la salida debería ser 100.000 V. Debido a la limitación que supone no poder entregar más tensión de la que hay en la alimentación, el A. O. estará saturado si se da este caso. Esto será aprovechado para su uso en

Esta configuración nos sirve para realizar una suma algebraica de cada uno de los voltajes que están conectadas con la entrada inversora del amplificador operacional, los voltajes se encuentran con un factor de ganancia constante, la fórmula para poder identificar el voltaje de salida está determinada por la siguiente ecuación: Se coloca negativa la resistencia para determinar que el voltaje de salida es negativo porque por eso mismo se dice que es un inversor. Este elemento nos sirve para mezclar diferentes frecuencias sonoras, se determina que los voltajes de entrada son sumados y que el voltaje de salida es la suma de los voltajes de entrada invertidos.

II.

SUMADOR INVERSOR El circuito a implementar en este laboratorio se realizó un A.O LM741 en configuración sumador inversor como el que observamos en la figura 1. Imagen 4. Señal visualizada en el osciloscopio.

Procedemos a realizar e implementar el circuito con el LM741 y las 3 resistencias que serían del mismo valor, a cada entrada se asigna una señal que se sumaran dependiendo de cuantas sean ya que pueden ser n señales pero solo se obtendrá 1 salida. En este caso solo utilizaremos dos entradas que no las asignara el generador de señales. Utilizaremos dos señales senosoidales una de 1 KHz y 1 Vpp, la otra señal a utilizar será de 50 KHz y 50 mVpp. Obtendremos en el osciloscopio la siguiente señal siendo la amarilla de entrada y la blanca de salida, sumador inversor aun si sumarle la la segunda señal de entrada visualizamos lo siguiente:

Imagen 3. Señal visualizada en el osciloscopio.

Imagen 5. Señal visualizada en el osciloscopio.

En la siguiente imagen visualizaremos la señal que aplicamos desde el generador de señales:

Imagen 6. Vpp que nos arroja el gneerador.

En la siguientes imágenes podremos visualizar el resultado de la señal sumada}

Ecuacion 1. Ganancia AO Sumador Inversor.

B CIRCUITO DERIVADOR Un diferenciador es un circuito que ejecuta una operación matemática de cálculo diferencial denominada derivación. Produce una tensión de salida proporcional a la variación instantánea de la tensión de entrada respecto del tiempo, sus aplicaciones son la detección de flancos de subida y bajada de un pulso rectangular o para producir una salida rectangular a partir de una rampa de entrada.

Se Diseña un amplificador derivador con ganancia de uno para una señal de entrada sinodal de 1vp @ 10kHz. Se escoge C de 10nF. Ahora se halla R:

Ya con R se halla ahora R1:

Figura2: Configuración de amplificador operacional como circuito derivador. El circuito queda de la siguiente manera: La tensión de entrada cambia de 0V a +V, el condensador se carga exponencialmente. En la resistencia el voltaje es: 𝑉𝑅 = 𝑉𝑖𝑛 − 𝑉𝑐 𝑉𝐶 es inicialmente 0, VR va bruscamente de 0 a V, y a continuación disminuye de forma exponencial. Si un derivador tiene como fin dar picos de tensión estrechos, la constante de tiempo τ debe ser al menos 10 veces menor que el ancho del pulso T. 𝑅𝐶 < 10 𝑇 * Respuesta de un circuito derivador: Cuando una señal cuadrada excita un diferenciador RC, produce a la salida una serie de picos de tensión positivos y negativos. Utilizando un amplificador operacional se consigue un diferenciador con una baja impedancia de salida. Las ecuaciones de diseño son las siguientes: Señal senoidal: Señal triangular: Señal cuadrada:

La simulación es la siguiente:

La señal de entrada es la de color verde y la de salida es la de color amarillo. Se puede observar que la señal de salida es una señal coseno de ganancia uno, que es la derivada de una señal seno.

Page(s):1474 – 1480. [3]Autor: M. Nadi Senejani, M. Hossein Ghadiry. Titulo: Low dynamic power high performance adder. Published in: CAD Systems in Microelectronics, 2009. CADSM 2009. 10th International Conference - The Experience of Designing and Application of. Date of Conference: 24-28 Feb. 2009. Page(s): 242 – 245.

III.

CONCLUSIONES 

El sumador nos sirve cuando necesitemos combinar frecuencias sonoras.



Con el sumador no inversor hecho a partir del sumador inversor y el inversor podemos facilitar el resultado.



Los amplificadores operacionales con estas

 

configuraciones nos da una ganancia estable. Cuando una señal cuadrada excita un diferenciador RC, produce a la salida una serie de picos de tensión positivos y negativos. Utilizando un amplificador operacional se consigue un diferenciador con una baja impedancia de salida.

V. REFERENCIAS [1] Autor: Neil Burgess. Titulo: Fast Ripple-Carry Adders in StandardCell CMOS VLSI. Published in: Computer Arithmetic (ARITH), 2011 20th IEEE Symposium on. Date of Conference: 25-27 July 2011. Page(s): 103 – 111. [2] Autor: Po-Chiun Huang, Yi-Huei Chen, and Chorng-Kuang Wang, Member, IEEE. Titulo: A 2-V 10.7-MHz CMOS limiting amplifier/RSSI. Published in: Solid-State Circuits, IEEE Journal of (Volume:35 , Issue: 10 ). Date of Publication: Oct. 2000.