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M en C. Oscar Carranza Castillo

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE CÓMPUTO

LABORATORIO DE ELECTRONICA ANALOGICA

PRÁCTICA No. 7 “Circuitos con amplificadores operacionales”

EQUIPO: 9 INTEGRANTES:

Osornio Díaz Sebastián Gómez Díaz Lilia Itzel Tinajero Moreno José Carlos PROFESOR: Sergio Cansino Calderón FECHA DE REALIZACIÓN: 11 de noviembre del 2015

FECHA DE ENTREGA: 18 de noviembre de 2015

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Electrónica Analógica

Circuitos con Amplificadores Operacionales

PRÁCTICA 7 CIRCUITOS CON AMPLIFICADORES OPERACIONALES OBJETIVOS Y

Comprobar los circuitos analógicos Amplificador Inversor. Amplificador no Inversor. Seguidor de Voltaje. Amplificador Sumador. Amplificador Sustractor Amplificador Integrador Amplificador Derivador

Y

Interpretar los resultados obtenidos para los circuitos mencionados.

En todos los circuitos se empleará el amplificador operacional 741 con ± 12V de alimentación. EQUIPO

MATERIAL

1 Fuente de alimentación dual + 12V y – 12V 1 Multimetro digital o analógico. 1 Generador de Funciones 10Hz-1MHz. 1 Osciloscopio de propósito general.

1 Tablilla de experimentación PROTO BOARD. 3 Cables coaxial con terminal BNC-Caiman. 4 Cables CAIMAN – CAIMÁN. 3 Cables BANANA – CAIMAN. 2 LM741 (Amplificador Operacional) 6 Resistores de 1KΩ a ¼ W. 3 Resistores de 10KΩ a 1/4W 5 Resistores de 100 KΩ a ¼ W. 1 Resistor de 560KΩ a ¼ W 1 Resistor de 560Ω a ¼ W. 2 Resistor de 15KΩ a ¼ W 1 Resistor de 150KΩ a ¼ W 2 Resistor de 2.2KΩ a ¼ W 1 Resistor de 3.3 KΩ a ¼ W 1 Resistores de 2.2 KΩ a ¼ W 1 Resistor de 220 KΩ a ¼ W 1 Resistor de 4.7 MΩ a ¼ W 1 Resistor de 15 KΩ a¼W 1 Resistor de 82 KΩ a ¼ W 1 Capacitor de 0.01 µ F

DESARROLLO EXPERIMENTAL AMPLIFICADOR INVERSOR Realice la conexión de la configuración siguiente:

1 Capacitor de 0.0022 µ F 1 Capacitor de 100 pF

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Circuitos con Amplificadores Operacionales

Introduzca una señal senoidal con 1 Vpp a una frecuencia de 1 kHz en la entrada del circuito (Vi).

Introduzca una señal senoidal con 1 Vpp a una frecuencia de 1 kHz en la entrada del circuito (Vi). Mida el voltaje de entrada en el canal 1 y el voltaje de salida en el canal 2 y determine la ganancia del amplificador. Note que la señal de salida está en fase con la señal de entrada. Grafique las formas de ondas obtenidas.

En el osciloscopio observe la magnitud del voltaje pico a pico de entrada en el canal 1 y en el canal 2 el voltaje de salida, compare la fase (note la inversión de la señal de salida con respecto a la entrada), determine la ganancia y grafique las formas de ondas obtenidas.

1 V/div canal 1 200 mseg/div

5

1 V/div canal 1 200 mseg/div

V/div canal 2

5

Entrada Entrada

Salida

Ganancia

Practico 2 20

Salida

Ganancia

Teórico

Teórico Practico 2

V/div canal 2

20

10

10

Aumente la amplitud de la señal de entrada hasta observar la saturación de la salida, anotando el valor positiva y negativa máxima.

AMPLIFICADOR NO INVERSOR Conecte según la configuración siguiente.

Vsat (+) 11 v.

Vsat (-) -11 v.

SEGUIDOR DE VOLTAJE. Comprobar su funcionamiento mediante las mediciones de voltaje de entrada y salida. Construya el siguiente circuito.

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Circuitos con Amplificadores Operacionales kHz observando la grafica de transferencia en el osciloscopio en el modo X-Y, dibujándola a continuación.

Introduzca una señal senoidal con 5 Vpp a una frecuencia de 1 kHz en la entrada del circuito (Vi). En el osciloscopio observe la magnitud del voltaje de entrada en el canal 1 y en el canal 2 la señal de salida, compare la fase y dibuje las formas de ondas obtenidas.

5 V/div canal 1 100 mseg/div

5

V/div canal 2

AMPLIFICADOR SUMADOR. Construya el circuito siguiente

5 5

V/div canal 1 mseg/div

200 V/div canal 2

Entrada

Practico Medir los diferentes voltajes de entrada (V1 y V2) y el voltaje de salida (V0) con la ayuda del voltímetro llenando la tabla siguiente en el área de los resultados teóricos. Para llenar la tabla en el área teórica, haga los cálculos para obtener los valores.

Teórico Practico

10 v.

10 v

Con el arreglo del circuito anterior aplique una señal senoidal de 5 Vpp y una frecuencia de 1 37

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V1 Teórico

0.61

Práctico 1.116

V2

Dibuje las formas de onda obtenidas de las señales de entrada y salida.

V0

0.41

-10.5

0.52

0.49

AMPLIFICADOR SUSTRACTOR. Construya el circuito siguiente:

:

Del circuito de la figura medir los diferentes voltajes de entrada (V1 y V2) y el voltaje de salida (V0) con la ayuda del voltímetro llenando la tabla siguiente en el área de los resultados teóricos. Para llenar la tabla en el área teórica, haga los cálculos para obtener los valores. V1

V2

V0

5.69

2.85

4.26

Práctico 5.62

2.72

10.65

Teórico

2 1

V/div canal 1 mseg/div

2

V/div canal 2

DERIVADOR INTEGRADOR Construya el circuito de la siguiente figura. Construya la configuración de un integrador como se muestra en la siguiente figura e introduzca en el voltaje de entrada una señal cuadrada de 1 Vpp a 1 KHz.y mida la señal en el canal 1 y en el canal 2 coloque la señal de salida. 38

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ANÁLISIS SIMULADO Realizar el análisis simulado de todos los circuitos anteriores.

COMPARACIÓN RESULTADOS PRÁCTICOS.

DE TEÓRICOS

LOS Y

Analizar todos los valores y dar una explicación de las variaciones ó diferencias que existan en los valores obtenidos tanto en lo teórico, simulado y práctico. Introduzca un voltaje de entrada de una señal triangular a 1Vpp y frecuencia de 1KHz, mida el voltaje de entrada en el canal 1 y en el canal 2 el voltaje de salida, dibujando las formas de onda obtenidas de la entrada y de la salida.

CUESTIONARIO 1. ¿Qué representa el signo negativo en los circuitos: inversor, sumador, derivador e integrador? 2. Explica porque existe una diferencia entre el voltaje de salida teórico y práctico del los circuitos sumador y restador. 3. ¿Qué función tiene el circuito seguidor de voltaje? 4. Cual es la finalidad de agregarle una resistencia en paralelo al capacitor en el integrador y un capacitor en paralelo a la resistencia del derivador

500mV/div canal 1 200 mseg/div

5

V/div canal 2

CONCLUSIONES Dar las conclusiones al realizar los experimentos y el análisis teórico de los circuitos anteriores (conclusiones individuales).

ANÁLISIS TÉORICO Realizar el análisis teórico de todos los circuitos anteriores.

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SIMULACIONES Amplificador Inversor

Amplificador No Inversor

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Seguidor de Voltaje

Amplificador Sumador

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Amplificador Sustractor

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Integrador

Derivador

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Cuestionario 1. ¿Qué representa el signo negativo en los circuitos: inversor, sumador, derivador e integrador? El signo negativo de la expresión indica la inversión de fase entre la entrada y la salida. Quiere decir que si inyectas una señal en la entrada con signo negativo la señal amplificada sale invertida, es decir, si aplicas una tensión positiva vas a tener a la salida una tensión negativa o viceversa. En cambio sí aplicamos una señal en la entrada positiva la señal no se invierte 2. Explica porque existe una diferencia entre el voltaje de salida teórico y práctico de los circuitos sumadores y restadores. La tensión de salida puede a nivel teórico alcanzar el valor de la tensión de alimentación, en la práctica se aproxima pero no puede ser igual ya que se producen saturaciones en el dispositivo. 3. ¿Qué función tiene el circuito seguidor de voltaje? En el amplificador operacional en modo Seguidor de Tensión, la tensión de la señal de entrada, Vin, es igual a la tensión de salida, Vout, es decir, la señal de salida sigue a la de entrada, de ahí su nombre. Estos circuitos tratan de aprovechar las características de alta impedancia de entrada y baja de salida de los amplificadores operacionales. Se utiliza como buffer, para eliminar efectos de carga, pero su uso más corriente es el de adaptador de impedancias de diferentes etapas (conectar un dispositivo de gran impedancia a otro con baja impedancia o viceversa). Es aquel circuito que proporciona a la salida la misma tensión que a la entrada, independientemente de la carga que se le acopla, que es tanto como decir, independientemente de la intensidad que se demande. 4. Cuál es la finalidad de agregarle una resistencia en paralelo al capacitor en el integrador y un capacitor en paralelo a la resistencia del derivador Sirve para limitar la ganancia cuando se aplica a la entrada tensión continua o frecuencias muy bajas. Si se aplica tensión continua al integrador, la tensión de salida crece linealmente, teóricamente hasta el infinito, si no se saturara. Añadiendo una resistencia en paralelo con el condensador integrador, la ganancia se limita al valor que determina dicha resistencia (Rf) y la de entrada (Ri) ya que como sable G = Rf /Ri. De esta manera, a bajas frecuencias, el circuito actuará como un circuito derivador, y a altas frecuencias, actuará como un amplificador con realimentación resistiva, proporcionando un rechazo mejor ante el ruido. Estos dos componentes (Rin y Cf) reducen la capacidad de derivación del circuito, pero sólo lo hacen hasta la frecuencia que determinan las resistencias y condensadores.

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CONCLUSIONES Podemos terminar diciendo que un amplificador operacional es un dispositivo lineal de propósito general el cual tiene capacidad de manejo de señales normales o definidas por fabricantes. Que pueden ser manejadas por configuraciones básicas de un amplificador operacional. Y por medio de Operaciones lógicas básicas. Y que hoy en día su utilidad es indispensable, ya que es utilizado para la fabricación de productos eléctricos. Ya sean electrodomésticos, computadoras, televisores, lavadoras. Por qué se emplean también en cada una de ellas para su diseño, las operaciones básicas lógicas. El amplificador operacional cumple con la regla de sus terminales positivo o negativo y hemos comprobado en dos casos que si la señal de entrada entra por un Terminal positivo la señal de salida va salir en fase con la señal de entrada y si la señal de entrada entra por el Terminal negativo la señal de salida saldrá desfasada y la ganancia va ser negativa

Bibliografías • • •

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Amplificadores operacionales. (s/f). Recuperado el 14 de noviembre de 2015, a partir de http://html.rincondelvago.com/amplificadores-operacionales_4.html SEGUIDOR DE TENSIÓN. (s/f). Recuperado el 14 de noviembre de 2015, a partir de http://www.electronicafacil.net/tutoriales/SEGUIDOR-DE-TENSION.php Circuito Seguidor de Tensión. (s/f). Recuperado el 14 de noviembre de 2015, a partir de http://daqcircuitos.net/index.php/circuitos-tipicos-con-amplificadoresoperacionales/circuito-seguidor-de-tension/81-circuito-seguidor-de-tension AMPLIFICADORES OPERACIONALES. (s/f). Recuperado el 14 de noviembre de 2015, a partir de http://es.slideshare.net/LuisMiguelQ1/amplificadores-operacionales-27736830

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