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• Christian Quispe Zapata

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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS (Universidad del Perú, DECANA DE AMÉRICA)

FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOA 2 GUÍA 06 AMPLIFICADOR OPERACIONAL

ALUMNOS: BERTO CASTRO, PATRICIA JOHANA

18190263

ESPINOZA VIDAL, LARRY

14190082

GUITIERREZ HUAMANÍ, ERIANA JEANETT

18190226

SOLIS YANCE, DAVID PETER

18190254

DOCENTE: ING

MOSCOSO SANCHEZ, JORGE ELÍAS

SEMESTRE:

2020- I

LIMA – PERÚ

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS 2

GUÍA 06

EXPERIENCIA 06 AMPLIFICADOR OPERACIONAL

INFORME PREVIO 1. Describa brevemente el circuito interno de un amplificador operacional explicando el principio de funcionamiento Un amplificador operacional típico se compone de tres tipos de circuitos amplificadores: un amplificador diferencial, un amplificador de voltaje y un amplificador push-pull, como muestra la figura. El amplificador diferencial es la etapa de entrada del amplificador operacional. Amplifica la diferencia de voltaje entre las dos entradas. La segunda etapa casi siempre es un amplificador clase A que proporciona ganancia adicional. Algunos amplificadores operacionales pueden tener más de una etapa de amplificador de voltaje. En general se utiliza un amplificador clase B push-pull para la etapa de salida.

2. Extraiga de la hoja técnica del amplificador operacional LM741 los siguientes parámetros: Offset voltaje drift, Rise Time, Bandwidth, Differential Input, Slew Rate, Over Shoot, CMRR, T.H.D., Input Bias Current, etc. Defínalos Offset Voltaje Drift Rise Time

TA = 25°C unity again

MIN

TYP

MAX

0.3

Bandwidth Differential Input

Max ± 30 V

Slew rate

TA = 25°C unity again

0.5 V/us

Overshot

TA = 25°C unity again

5%

CMRR

Rs ≤ 10Ω VCM = ± 12 v TAMIN ≤ TA≤TAMAX

MIN 80 dB

TYP

MAX

95 dB

THD Input Bias Current

TA = 25°C

80

TAMIN ≤ TA ≤ TAMAX

500nA 1.5 uA

Offset voltaje drift Idealmente, si ambas entradas de un amplificador operacional están exactamente al mismo voltaje, entonces la salida debería estar en cero voltios. En la práctica, se debe aplicar una pequeña tensión diferencial a las entradas para forzar la salida a cero. Esto se conoce como voltaje de compensación de entrada, VOS. El voltaje de compensación de entrada se modela como una fuente de voltaje, V OS Rise Time En electrónica, cuando se describe una función de paso de voltaje o corriente, el tiempo de subida es el tiempo que tarda una señal en cambiar de un valor bajo especificado a un valor alto especificado Over Shoot: Refiere a los valores transitorios de cualquier parámetro que exceda su valor final (estado estable) durante su transición de un valor a otro. Una aplicación importante del término es la señal de salida de un amplificador.

Slew Rate: Representa la incapacidad de un amplificador para seguir variaciones rápidas de la señal de entrada. Se le define como la máxima tasa de cambio en el voltaje de salida cuando el voltaje de entrada cambia. Input Bias Current: Se trata de una señal no audible que induce el magnetismo en la zona lineal de la curva de histéresis. Sin la señal de vías, el material sobre el que se ha magnetizado contaría con menor remanencia magnética. La remanencia magnética es la capacidad de un material para retener el magnetismo que se le ha sido inducido. Bandwidth: Para señales analógicas, el ancho de banda es la longitud, medida en Hz, de la extensión de frecuencias en la que se concentra la mayor potencia de la señal. Se puede calcular a partir de una señal temporal mediante el análisis de Fourier. Las frecuencias que se encuentran entre esos límites se denominan también frecuencias efectivas. CMRR Razón de rechazo en modo común; el cociente de ganancia en lazo abierto entre la ganancia en modo común; una medida de la capacidad de un amplificador operacional de rechazar señales en modo común.

3. Mencione y explique algunos tipos de amplificadores operacionales y sus aplicaciones Seguidor de voltaje Un seguidor de voltaje es usado para aumentar la señal de circuitos con voltajes variables. Aplica el mismo tipo de aumento de ganancia que el amplificador estándar, pero se rastrearán variaciones en la ganancia de entrada y se emparejarán por la señal de salida. Este tipo de circuitos son a menudo usados por delante de otros sistemas para prevenir el daño por cambios súbitos de voltaje. Amplificadores de suma/resta Estas dos variedades de amplificadores operacionales realizan un proceso aritmético en la señal. Un amplificador operacional de resta saca una señal que es igual a la resta entre sus dos entradas. Un amplificador de suma combina diferentes voltajes de un número de entradas, y saca una ganancia

basándose en los voltajes combinados. Cualquiera de estos circuitos puede ser configurado para operar como sistemas inversores o no inversores. El amplificador sumador es un dispositivo versátil, útil para combinar señales. Se pueden añadir directamente las señales, o bien cambiar la escala para que se adapten a una predeterminada regla de combinación. En un mezclador de audio, se suman varias señales con ganancias iguales. Un amplificador sumador con resistencias desiguales en las entradas, da una suma ponderada. Esto se puede utilizar para convertir un número binario a un voltaje, como en el convertidor digital a analógico. Un amplificador sumador se puede usar para aplicar un voltaje de polarización DC junto con una señal AC. Esto se hace en un circuito de modulación LED para mantener el LED en su rango operativo lineal. Integradores/diferenciadores Las variedades más complejas de amplificadores operacionales son los integradores y diferenciadores. La suma de un capacitador al circuito significa que el integrador reacciona a cambios en el voltaje con el tiempo. La magnitud del voltaje de salida cambia, basándose en la cantidad de tiempo que un voltaje gasta apareciendo en la entrada. El diferenciador es lo opuesto a esto. El voltaje producido en el canal de salida es proporcional a la tasa de cambio de la entrada. Los cambios más grandes y rápidos en el voltaje de entrada producirán voltajes de salida más altos.

APLICACIONES: Calculadoras analógicas Filtros Preamplificadores y buffers de audio y video Reguladores Conversores Evitar el efecto de carga Adaptadores de niveles (por ejemplo CMOS y TTL)

PROCEDIMIENTO 1. Implemente el circuito de la figura 6.1

2. Varíe el potenciómetro hasta que la salida sea cero con vi = 0. Variar luego todo el potenciómetro y encontrar los valores extremos de vo cuando el cursor se varía en todo su rango. Vomáx = 21.185mV

Vomín = 21.185mV

(El potenciómetro proporciona la corrección OFFSET-NULL) Retorne el cursor a la posición que permite que vo = 0 3. Teniendo cuidado de conectar en forma correcta las fuentes DC y con vi = 0, mida las tensiones en todos los terminales del amplificador operacional. Complete la tabla 6.1

Terminal

1

2

3

4

5

6

7

Tensión(V)

-12V

1,00mV

0V

-12V

-12V

21.2mV

12V

Tabla 6.1

4. Genere una señal sinusoidal de 1 KHz de frecuencia y de 1 Vpp de amplitud y observe la salida a fin de determinar la ganancia del amplificador Vomáx = 1 Vpp

Vomín =- 9.95

Av =- 9.95

5. Retire momentáneamente la resistencia de 100KΩ y observe vo. Para asegurarse de su conclusión, varíe la frecuencia y amplitud de Vi para observar el efecto. Coloque nuevamente la resistencia



Vo = 22Vpp

Cambiando la frecuencia y la amplitud Vi, se puede notar que la tensión de salida viene ser la misma.



Vo = 22Vpp

6. Varíe la frecuencia del generador manteniendo vi constante a fin de determinar la respuesta en frecuencia del amplificador. Observe la distorsión producida por el fenómeno del “slew rate” f = 4 kHz

f = 8 kHz

f = 10 kHz

f = 20 kHz

7.CIRCUITO SUMADOR – INVERSOR. Implemente el circuito mostrado en la figura 6.2. Ello permitirá sumar una señal DC a la señal vi.

8. Varíe el potenciómetro y observe el desplazamiento de la salida, anotando vi, vr y vo, el cual tiene componente DC. Anote los valores extremos de vr que ocasionan un recorte vo. Dibuje las formas de onda. Las formas de onda

La forma de onda de Vi

La forma de onda de Vr

La forma de onda de la salida

9.COMPARADOR. Arme el circuito de la figura 6.3 (no considere el diodo D1) y observe la señal de salida. Variando el potenciómetro a fin de cambiar el nivel de referencia. Dibuje la curva vo vs vr en la figura 6.4

La forma de onda de Vr

La forma de onda de la salida

10.Agregue el diodo D1 tal como se muestra en el circuito de la figura 6.3 e identifique el efecto que ello causa en la salida. Grafique la señal de salida en la figura 6.5

La forma de onda de la salida

11 INTEGRADOR Y DERIVADOR. Implemente los circuitos de las figuras 6.6 y 6.7. Y dibuje las señales de salida en las figuras 6.8 y 6.9 respectivamente.



CIRCUITOS DISEÑADOS:



CIRCUITOS IMPLEMENTADOS:

Figura 6.6

Figura 6.7



SEÑALES DE SALIDA:

Figura 6.8

Figura 6.9

V. CUESTIONARIO ¿Qué conclusiones obtuvo del experimento? 

Podemos decir que un amplificador operacional es un dispositivo lineal que posee una función acorde al circuito que conforma. Pudiendo ser empleado tanto como diferenciador de onda, como también como operador algebraico de frecuencias. Siendo su utilidad, hoy en día, indispensable para el desarrollo de diversas actividades, ya que esta presente en la fabricación de productos eléctricos como: electrodomésticos, computadoras, televisores, lavadoras. Tomando en cuenta para el diseño de estos productos, las operaciones básicas lógicas.

VI. BIBLIOGRAFÍA o o o

http://www.academicos.ccadet.unam.mx/jorge.marquez/cursos/Instru mentacion/AmplificadoresOperacionales.pdf https://es.wikipedia.org/wiki/Amplificador_operacional Robert L. Boylestad: “Electrónica: Teoría de Circuitos y Dispositivos Electrónicos”.