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Hacia el desarrollo a través de la formación integral

SERVLAB – PRC – 01 - FOR- 03 CONTENIDO PAG INTRODUCCION

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REGLAMENTO DEL LABORATORIO Y SISTEMA DE EVALUACION

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GUIA 1 AMPLIFICADOR OPERACIONAL NO INVERSOR

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GUIA 2 AMPLIFICADOR OPERACIONAL INVERSOR

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GUIA 3 AMPLIFICADOR DIFERENCIAL DE INSTRUMENTACION

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GUIA 4 MUTIVIBRADOR ASTABLE Y MONOASTABLE

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SERVLAB – PRC – 01 - FOR- 03 INTRODUCCION. El concepto original del amplificador operacional procede del campo de los computadores analógicos, en los que comenzaron a usarse técnicas operacionales en una época tan temprana como en los años 40. El nombre de amplificador operacional deriva del concepto de un amplificador dc (amplificador acoplado en continua) con una entrada diferencial y ganancia extremadamente alta, cuyas características de operación estaban determinadas por los elementos de realimentación utilizados. Cambiando los tipos y disposición de los elementos de realimentación, podían implementarse diferentes operaciones analógicas; en gran medida, las características globales del circuito estaban determinadas solo por estos elementos de realimentación. De esta forma, el mismo amplificador era capaz de realizar diversas operaciones, y el desarrollo gradual de los amplificadores operacionales dio lugar al surgimiento de una nueva era en los conceptos de diseñó de circuitos. Los primeros amplificadores operacionales usaban el componente básico de su tiempo: la válvula de vacío. El uso generalizado de los amplificadores operacionales no comenzó realmente hasta los años 60, cuando empezaron a aplicarse las técnicas de estado sólido al diseño de circuitos amplificadores operacionales, fabricándose módulos que realizaban la parte de los circuitos internos del amplificador operacional mediante el diseño discreto de estado sólido. Entonces, a mediados de los 60, se introdujeron los primeros amplificadores operacionales de circuito integrado. En unos pocos años los amplificadores operacionales se convirtieron en una herramienta estándar de diseño, abarcando aplicaciones mucho más allá del ámbito original de los computadores analógicos.

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SERVLAB – PRC – 01 - FOR- 03 REGLAMENTO DEL LABORATORIO Y SISTEMA DE EVALUACION De él reglamente interno del laboratorio de Eléctrica electrónica y Física. Se establecen las siguientes medidas de seguridad y protección durante la realización de las prácticas en los laboratorios. 1. En el laboratorio no se puede ingerir ningún alimento o bebida. 2. Los estudiantes podrán ingresar al laboratorio únicamente en presencia del docente del laboratorio 3. Solo podrán ingresar a los laboratorios los que tengan práctica programada o autorizadas 4. Cualquier daño o perdida de equipo, herramientas o accesorios, que estén en su mesa de trabajo o prestados será responsabilidad del estudiante y tendrá que reponer la perdida 5. No se repiten prácticas de laboratorio solo se realizaran en la fechas programadas será considerado en caso donde por situaciones fortuitas y demostrables el estudiantes no asistió a dicha práctica. 6. Está prohibido fumar y utilizar lenguaje soez. 7. Las sustancias no se pueden probar, ni oler. 8. Al comenzar cada sesión del laboratorio el docente/instructor podrá evaluar la preparación del estudiante en lo referente a la práctica a realizar. 9. Una vez transcurrido quince minutos después del inicio de la práctica de laboratorio el estudiante pierde el derecho a la misma. 10. Cada estudiante debe tener su propia guía de laboratorio durante la práctica. 11. No se permite intercambio de información ni la intervención en otros grupos de trabajo. 12. Los estudiantes no podrán comenzar las prácticas y experimentos sin la presencia, orientación y autorización del docente o instructor. 13. Si un estudiante substrajese equipo, material u objetos personales de sus compañeros durante la práctica de laboratorio, quedara automáticamente suspendido de las prácticas de laboratorio. 14. Si algún equipo presenta algún problema en su funcionamiento se debe desconectar de la fuente de corriente eléctrica y reportarla al docente o responsable del laboratorio para ser revisado por personal calificado. Evaluación: 60%: participación en la práctica (20%), asistencia, (20%) reporte de laboratorio (20%) 40%: evaluación práctica de los temas desarrollados primer evaluado (10%) segundo (15%) tercer evaluado (15%)

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SERVLAB – PRC – 01 - FOR- 03 UNIVERSIDAD TECNICA LATINOAMERICANA FACULTAD DE INGENIERIA PRACTICA DE LABORATORIO 1 MATERIA: ELECTRONICA II TEMA:AMPLIFICADOR OPERACIONAL NO INVERSOR LUGAR A IMPARTIR: LABORATORIO DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA L-1

OBJETIVOS. 1. Explicar el principio básico de los amplificadores operacionales. 2. Seleccionar el número de pines del encapsulado por medio de un manual. 3. Elaborar un circuito no inversor con amplificadores operacionales.

INTRODUCCION. El amplificador operacional contiene gran cantidad de transistores, diodos, resistencias y capacitores, en un pequeño circuito integrado. Este puede ser suministrado en paquete dual en línea (DIP). Los Amplificadores Operacionales son utilizados para amplificar pequeñas señales de tensión tanto AC como DC. Estos amplificadores se pueden estabilizar utilizando realimentación negativa, conectando una resistencia de un valor apropiado de la salida a la entrada. La alimentación del Amplificador Operacional, es de tipo bipolar; es decir, que necesitamos 2 fuentes de energía de CD, para obtener +Vcc y –Vcc.

MATERIAL Y EQUIPO. 2 Fuentes de Voltaje D.C. 1 Osciloscopio (con 2 puntas) 1 multimetro 1 IC LM 741 o su equivalente NTE 941 1 Resistor de 15K  1 Resistor de 150K  1 Breadboard 1 manual ECG 1 generador de señales

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PROCEDIMIENTO. 1.

El amplificador trabaja con dos fuentes de voltaje conectadas en serie, en el cual se usa un punto común entre ellas denominado tierra, en un extremo se tiene voltaje positivo y en el otro negativo, como se muestra en la figura 1, por lo que en los diagramas solo se representa como +V y –V

Figura 1 2. Identifique los terminales del amplificador operacional 741 mediante el diagrama interno de sus dos presentaciones

Figura 2 3. Arme el circuito según el siguiente diagrama de la figura 3, no conecte la alimentación y pida revisión:

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Figura 3 4. Ajuste el voltaje de la fuente a +12V y -12V y conéctelas 5. Utilice el generador de señales para introducir la forma de onda pedida. 6. Coloque las puntas del osciloscopio para ver la entrada y la salida.

7. Dibuje la forma de onda tanto de la entrada como de la salida

Señal entrada Amplitud:

___________________

Frecuencia:

______________________

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Señal salida Amplitud:

______________________

Frecuencia:

______________________

8. Realice varios cambios en la frecuencia y voltaje de entrada y anote el fenomeno observado en la tabla 1.

Frecuencia 1

Frecuencia 2

Frecuencia 3

Tabla 1

RESOLVER E INVESTIGAR. 1. Investigar las aplicaciones de estos circuitos 2. Encuentre el valor de la ganancia 3. Investigar el posición de los pines del encapsulado LM324 y del TL084 y las características de cada uno

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SERVLAB – PRC – 01 - FOR- 03 UNIVERSIDAD TECNICA LATINOAMERICANA FACULTAD DE INGENIERIA PRACTICA DE LABORATORIO 2 MATERIA: ELECTRONICA II TEMA:AMPLIFICADOR OPERACIONAL INVERSOR LUGAR A IMPARTIR: LABORATORIO DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA L-1

OBJETIVOS. 1. Observar las formas de ondas en un amplificador operacional inversor. 2. Armar un circuito inversor para comprobación de la ecuación de ganancia de voltaje. 3. Determinar la amplificación de la señal de entrada en un amplificador operacional.

INTRODUCCION. Dentro de las aplicaciones que el amplificador operacional tiene una de las más utilizadas por su calidad de ganancia es la retroalimentación negativa, en esta guía se observara el efecto ocasionado en una señal cualquiera ante tal configuración, se determinara también un circuito con valores fijados y luego otro circuito con una forma de onda especifica.

MATERIALES Y EQUIPO. 2 Fuentes de Voltaje D.C. 1 Osciloscopio (con puntas) 1 IC LM 741 o su equivalente NTE 941 1 Resistor de 150K  1 generador de señales 1 Potenciometro de 100KΩ 1 Resistor de 15K  1 Multimetro 1 Breadboard

PROCEDIMIENTO. 1. Verifique con el manual de reemplazo, el diagrama de pines del IC LM741 2.

Construya el circuito de la figura 1, pida revisión antes de energizarlo.

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Figura 1 3. Colocar el multimetro para medir el voltaje en el punto A tomando tierra como referencia. 4. Ajuste el potenciómetro para obtener los voltajes indicados en la tabla 1, y para cada valor de Vi mida y anote el Vo en la misma tabla:

Vi -1.4v -1.0v -0.8v -0.6v -0.4v -0.2v 0.2v 0.4v 0.6v 0.8v 1.0v 1.4v

Vo

Av (medido)

Tabla 1 5.

Con los datos de la tabla calcular la ganancia de voltaje en cada caso con la ecuación: Av = Vo / Vi , (medido). Av = Rf / Ri , (calculado).

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6. Explique los resultados obtenidos 7. Modifique el circuito según la figura 2.

Figura 2

8. Ajuste en el generador una señal senoidal de 1 Vpp a 1 kHz, coloque las puntas del osciloscopio para ver la entrada y la salida. Vo:__________

Av:_______________

Existe desfase?_______________ 9. Aumentar lentamente la amplitud de la señal de entrada en el generador de señales y observe en el osciloscopio la forma de la señal de salida. En el momento justo antes de que los picos de la señal senoidal comiencen a cortarse, detenga el control y mida el Vo de la salida. Calcule la ganancia de voltaje. Av = ________ (en saturación).

10. Dibuje en las cuadriculas formas de onda obtenidas.

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Señal entrada Amplitud: ______________________ Frecuencia: ______________________

Señal salida Amplitud:______________________ Frecuencia:______________________

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RESOLVER E INVESTIGAR. 4. Investigar tipos de circuitos que pueden elaborarse con la configuración inversora 5. Elaborar una tabla con los valores de ganancia de los tipos de configuraciones investigadas 6. Que aplicaciones industriales tiene estos circuitos 7. En biomédica que aplicaciones pueden tener

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SERVLAB – PRC – 01 - FOR- 03 UNIVERSIDAD TECNICA LATINOAMERICANA FACULTAD DE INGENIERIA PRACTICA DE LABORATORIO 3 MATERIA: ELECTRONICA II TEMA:AMPLIFICADOR DIFERENCIAL Y DE INSTRUMENTACION LUGAR A IMPARTIR: LABORATORIO DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA L-1

OBJETIVOS. 1. Combinar retroalimentación positiva y negativa en un amplificador operacional. 2. Determinar las características operacionales diferenciales. 3. Elaborar un circuito amplificador de instrumentación INTRODUCCION. El amplificador operacional en configuraciones puede hacerse uso de los dos circuitos, inversor y no inversor al mismo tiempo y obtener características diferentes para poder hacer uso de una nueva aplicación en un circuito determinado. En la presenta guía se usaran las dos configuraciones en retroalimentación positiva y negativa. MATERIALES Y EQUIPO. 2 Fuentes de Voltaje D.C. 1 Osciloscopio (con puntas) 1 IC LM 741 o su equivalente NTE 941 1 Breadboard 1 multimetro 1 Resistencia de 10KΩ 2 Resistencia de 2.2KΩ 1 Potenciometro de 10KΩ 1 Potenciometro de 100KΩ 1 generador de señales PROCEDIMIENTO. 1. Revise diagrama interno del 741 y clasifique sus pines de salida. 2. Arme el circuito de la figura 1, recuerde no encender el equipo sin previa revisión 3. ajuste la fuente a+10V y -10V, luego con los datos de la tabla 1 y la ayuda del multímetro ajuste los valores de voltaje que se piden y mida con el multímetro el valor de la salida del amplificador operacional. Use como R la resistencia de 10KΩ,

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SERVLAB – PRC – 01 - FOR- 03 R1 de 2.2KΩ, el potenciómetro de la entrada inversora es de 100KΩ y el de la entrada no inversora 10KΩ.

Figura 1 Ventrada inversora -2V -1V 0V 1V 3V 5V -5V

Ventrada no inversora -10V -8V -6V -4V 0V 3V -1V

Vsalida

Tabla 1 4. Arme el circuito de la figura 2, es un amplificador de instrumentación. Use el potenciómetro de 100KΩ como R1 y el de 10KΩ como R2, R3 y R4 son de 2.2KΩ

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Figura 2 5. Ajuste los potenciómetros al máximo, use el generador para introducir la señal y observe la forma de onda. 6. Mueva el potenciómetro R2 hasta el mínimo y luego regréselo al máximo, observe el fenómeno en la forma de onda de salida. 7. Mueva ligeramente el potenciómetro R1, que sucede con la onda: _______, luego mueva el potenciómetro R2 hasta el mínimo y luego regréselo al máximo de nuevo. 8. Vuelva a disminuir ligeramente el potenciómetro R1, luego mueva el potenciómetro R2 hasta el mínimo y luego regréselo al máximo de nuevo. Dibuje la forma de onda entrada y salida. Repita el procedimiento con R1 y R2 y observe el fenómeno.

Señal entrada Amplitud: ______________________ Frecuencia: ______________________

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Señal salida Amplitud:______________________ Frecuencia:______________________

RESOLVER E INVESTIGAR. 1. Presente las gráficas de curva características y respuesta en frecuencia del amplificador de Instrumentación.

2. Mencione cinco aplicaciones de los amplificadores de instrumentación y cinco aplicaciones para el diferencial.

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SERVLAB – PRC – 01 - FOR- 03 UNIVERSIDAD TECNICA LATINOAMERICANA FACULTAD DE INGENIERIA PRACTICA DE LABORATORIO 4 MATERIA: ELECTRONICA II TEMA:MULTIVIBRADOR ASTABLE Y MONOASTABLE LUGAR A IMPARTIR: LABORATORIO DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA L-1

OBJETIVOS. 1. Aplicar de los diferentes multivibradores que se utilizan en el diseño digital. 2. Estudiar el comportamiento de manera experimental del integrado 555 INTRODUCCION.

Las aplicaciones como osciladores, generadores de pulso, multivibradores de un disparo, alarmas contra robo y monitores de voltaje, requieren de un circuito capaz de producir intervalos de tiempo medido. El circuito integrado temporizador más popular es el 555, introducido primero por Sigmetics Corporation. El 555 es confiable, fácil de usar en gran variedad de aplicaciones de bajo costo. El 555 también puede ser operado con voltajes de alimentación de +5V a +18V, por tanto es compatible con los circuitos TTL. El temporizador 555 tiene dos modos de operación, ya sea como multivibrador astable (oscilación libre) o como un multivibrador monoestable (un disparo). En la operación de oscilación libre del 555 el voltaje de salida cambia de un estado alto a uno bajo y reinicia el ciclo. El tiempo de salida en alto o bajo, lo determina el circuito resistencia-capacitor conectado en forma externa al temporizador. El valor del voltaje alto de salida es ligeramente menor que Vcc. El valor de voltaje de salida en el estado bajo es aproximadamente de 0.1V. Cuando el temporizador opera como multivibrador de un disparo, el voltaje de salida es bajo hasta que se aplica un pulso de disparo negativo; entonces la salida cambia a voltaje alto. El tiempo en que la salida permanece en alto se determina con una resistencia y un capacitor conectados al temporizador. Al final del intervalo, la salida regresa al estado bajo. Ciclo de trabajo. La razón de tiempo cuando la salida esta baja, tbaja, al periodo total T se denomina: ciclo de trabajo d. En forma de ecuación: El ciclo de trabajo indica la fracción de un período de tiempo en que un pulso se encuentra en estado bajo. Una onda cuadrada es un tren de pulsos cuyo ciclo de trabajo es de 0.50, ó 50%. Si el ciclo de trabajo es diferente de 0.50, el tren de pulsos se llama: onda rectangular. Para obtener un ciclo de trabajo de 50% o mayor, se conecta un diodo en paralelo con RB.

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MATERIALES Y EQUIPO. 1 Fuente de 5 VDC. 2 IC LM 555 1 Breadboard 2 Capacitores de 10 f 1 Capacitor de 0.1f 1 Modulo DEGEM TM-1 1 Diodo 2 Resistencias de 150 2 Conectores banana-caimán 2 Diodos led 1 Resistencia de 1K 1 Potenciometro de 5K ó 10K 1 Osciloscopio 1 Punta de osciloscopio Alambres

PROCEDIMIENTO. PARTE I. IC lm 555 como multivibrador astable. 1. Utilizando un IC 555 diseñe un multivibrador astable que oscile a una frecuencia de f = 1.6Hz. Utilice para ellos un capacitor de 10F y considere RA = RB. F=

TBAJO =

R=

TALTO=

T=

D=

2. Arme el circuito mostrado en la figura 1 utilizando el valor de la resistencia calculado.

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SERVLAB – PRC – 01 - FOR- 03 VCC

RA

4

8 3

7

555 RB

6

5 2

0.1UF

1

10UF

Figura 1

3. Pida revisión a su instructor. 4. Energice el circuito. ¿Qué sucede con el diodo led?. Explique: 5. Apague la fuente. La señal de salida del 555 no es simétrica (es rectangular), siendo su ciclo de trabajo menor a 50%. Para tener una señal simétrica (cuadrada), con un ciclo de trabajo de D = 0.50, conectaremos un diodo en paralelo con RB. Arme el siguiente circuito ver figura 2.

VCC

RA

4

8 3

7

555 RB

6

5 2

1

0.1UF

10UF

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Figura 2

6. Con la conexión del diodo la frecuencia de oscilación cambia, realice todos los cálculos nuevamente: TALTO =

TBAJO=

D=

T=

F=

7. Pida revisión al instructor. Energice el circuito y observe su funcionamiento. Anote sus observaciones. 8. Apague la fuente y no desarme este circuito, se utilizará más adelante. PARTE II. IC lm 555 como multivibrador monoestable. 9. Diseñe un multivibrador monoestable cuya salida permanezca en nivel alta por un tiempo aproximado de T= 5.17 seg. Utilice para ello un capacitor de 10F. T=

R=

+ 5V

8

RA

4 3

7

555 150 OHM 6 +

2

1

C

PULSADOR

Figura 3

10. Arme el circuito de la figura 3 utilizando el valor de la resistencia calculado:

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SERVLAB – PRC – 01 - FOR- 03 11. Utilice el pulsador que está marcado con un flanco de bajada. Que su instructor le revise el circuito. 12. Energice el circuito. Accione el pulsador de disparo ¿qué sucede con el LED? Explique 13. Repita el paso anterior las veces que sea necesario. Apague la fuente y desarme el circuito. PARTE III. Aplicación. En esta parte se utilizara el IC 555 como un oscilador controlado por voltaje. 14. Utilizando el circuito parte I , conéctelo como se muestra en la figura 4.

Figura 4 15. Mueva el potenciómetro y explique que sucede en la salida del circuito:

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RESOLVER E INVESTIGAR. 1. Explique cómo funciona el circuito de la figura y las aplicaciones

2. Investigue que es un oscilador libre 3. Porque es compatible con los circuitos TTL y los Amp Op el 555. 4.

Cuáles son las diferencias entre los dos modos de operación temporizador CI 555

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