• Author / Uploaded
• arturo neira

• Categories
• Amplificador operacional
• Electrónica
• Ingeniería Electrónica
• Electromagnetismo
• Electricidad

Citation preview

Universidad Fidélitas Escuela de Ingeniería Eléctrica y Electromecánica Curso: Laboratorio de Electrónica II

Informe # 2: Amplificador Inversor y No Inversor

Integrantes del informe:  Arturo Fidel Neira Chávez

Fecha de Entrega: 13/06/2015

Índice:

Resumen………….. ……………………………………………………………3 Objetivo General……. ……………………………………………………..4 Objetivos Específicos……………………………………………………..4 Procedimiento……………………………………………………… ……….5 Datos y Resultados Experimentales……………………………….7 Análisis de Resultados…………………………………………………..14 Conclusiones………………………………………………………… ………16 Apéndice……………………………………………………………… ……….17

Resumen Analizar mediante pruebas de ensayo la configuración de inversor y no inversor del amplificador operacional 741, justificando los resultados con cálculos teóricos. Se empieza con el circuito operacional en configuración de inversor, en el cual se tomarán datos comparativos de la señal de entrada Vi versus la señal de salida Vo, con diferentes valores resistivos que afectan el valor de amplificación y además se variará la frecuencia de la señal de entrada para conocer sus efectos sobre la onda de salida. Luego se ensayará de la misma manera con la configuración no inversora, y se analizan los resultados de ambos circuitos.

Objetivo General Realizar los circuitos correspondientes e interpretar en cada uno el funcionamiento específico de su configuración.

Objetivos Específicos 1. Construir los circuitos descritos en clase, enfatizando en la correcta conexión del amplificador operacional 741. 2. Conocer la función de cada terminal en el amplificador operacional 741. 3. Realizar la configuración del amplificador como inversor y no inversor 4. Graficar en el osciloscopio la entrada y la salida del circuito 5. Variar resistencias y ganancias para visualizar diferentes cambios 6. Analizar las mediciones obtenidas en el laboratorio contra sus respectivos cálculos teóricos. 7. Interpretar las conclusiones pertinentes al laboratorio realizado.

Procedimiento

1. Amplificador Inversor 1.1. Arme el circuito que se muestra a continuación:

1.1.

1.2. 1.3.

1.4.

Ingrese, por la terminal inversora del amplificador operacional 741, una señal senoidal de 500mVp.p. con una frecuencia de 1kHz y ganancia de 10. Ver tabla #1 Medir vi versus vo con el osciloscopio. Realice análisis en frecuencia para el circuito en ganancia 10 de forma que detecte efectos no deseados (atenuación, desfase, distorcion). Aumente la ganancia a 30 y 50 y verifique la salida y el efecto de ganancia en capacidad de frecuencia. Ver tabla 1.2 y #1.3

2. Amplificador No Inversor 2.1. Monte el circuito comparador que se muestra a continuación:

2.1 Ingrese, por la terminal no inversora del amplificador operacional 741, una señal senoidal de 500mVp.p. con una frecuencia de 1kHz y ganancia de 10. 2.2 Medir vi versus vo con el osciloscopio. 2.3 Realice análisis en frecuencia para el circuito en ganancia 10 de forma que detecte efectos no deseados (atenuación, desfase, distorsión). 2.4 Aumente la ganancia a 30 y 50 y verifique la salida y el efecto de ganancia en capacidad de frecuencia.

Datos Experimentales 1. Amplificador Inversor

Con frecuencia igual a 1kHz y voltaje de entrada de 500mVpp las señales de entrada y de salida son iguales. Con ganancia de 10, se aumenta la frecuencia en un amplificador inversor para ver defectos en la onda. Frecuencia 1kHZ, Av= 10

Desfase a 10kHZ , Av= 10

Atenuación y desfase a 30KHZ

Atenuación y desfase a 50KHZ

Atenuación y desfase a 70kHZ, Av= 10

Atenuación y desfase a 90kHZ, Av=10

Atenuación y desfase a 100kHZ, Av=10

Amplificador Inversor, Av= 66, f=1kHz

Amplificador Inversor, Av= 33, f= 1kHz

Amplificador No inversor Av= 34

Amplificador No inversor Av=11

Amplificador No inversor Av= 46

Amplificador No inversor Av=46

Debido a que el circuito presenta retroalimentación no hay distorsión. Con ganancia de 30, se aumenta la frecuencia en un amplificador inversor para ver defectos en la onda.

Desfase a 20kHZ, Amplificador Inversor

Desfase a 30kHZ, Amplificador Inversor

Con ganancia de 50, se aumenta la frecuencia en un amplificador inversor para ver defectos en la onda.

Amplificador No Inversor Es posible observar que la entrada y la salida poseen la misma fase. Con ganancia de 10, se aumenta la frecuencia en un amplificador inversor para ver defectos en la onda. Desfase a 2KHZ

Desfase a 12KHZ

Atenuación a 100KHZ

Atenuación a 130KHZ

Distorsión a 130KHZ

Análisis de resultados

Distorsión a 35KHZ

El amplificador operacional en su configuración de inversor es el circuito que permite amplificar la señal de entrada con la particularidad de que invierte su sentido (en polaridad) a la salida. La ventaja de este circuito es que permite el acople de impedancias ya que su impedancia de entrada Zi está dada por R1. En un amplificador ideal, la ganancia del amplificador inversor está dada simplemente por R2/R1 Para resistencias iguales, tiene una ganancia de -1, y se usa en los circuitos digitales como buffer inversor. Con respecto a las pruebas realizadas se puede observar a partir de la fundamental cómo van cambiando las ondas de salida conforme se aumenta la frecuencia. El primer problema que se presenta es el desfase entre las ondas además del ya dado por la inversión de la señal, es decir se pierden los 180º de diferencia como se puede observar en la imagen 2, en la cual comienza con una ganancia de -10 a una frecuencia de 10KHz. El segundo efecto es la atenuación de la señal la cual como se pude observar en imagen para una ganancia de -10 la presenta a partir de los 30KHz. Por último aparece otro efecto no deseado el cual es la distorsión de la señal. Se observó que entre mayor sea la ganancia de amplificación menor es el rango de frecuencias de trabajo (observar gráficas). Hay una frecuencia para la cual la ganancia de tensión ha disminuido al 70.7 % de la ganancia a frecuencias medias (la ganancia ha disminuido en 3 dB). Esta es la frecuencia

de corte y nos indica el límite superior del ancho de banda. Es importante destacar que el arreglo de retroalimentación del circuito a través de resistores, no afecta la respuesta de frecuencia del amplificador operacional, es decir, sigue teniendo los efectos internos debido a las capacitancias entre etapas. Por otra parte el amplificador no inversor, como dice su nombre no invierte la señal a su salida, es decir no provoca desfase.

En un amplicador ideal retroalimentado, la ganancia del amplificador no inversor está dada por

Comparando los resultados con los del circuito inversor se pueden observar los mismos efectos, pero en esta configuración algunos efectos aparecieron en frecuencias mucho menores que las del inversor. Además el circuito no inversor tiene una impedancia de entrada muy alta que a diferencia del inversor no es ideal para el acople de impedancias. También cabe destacar que al tener una retroalimentación en la patilla positiva, la ganancia es mayor y nunca podrá ser menor a uno debido a que se convierte en un seguidor de tensión. Este circuito es usado principalmente para obtener un oscilador. El amplificador operacional se debe alimentar con una tensión +Vcc, –Vcc, en la cual la suma de las dos me permita una ventana a la salida mayor que la tensión amplificada, esto para evitar el efecto de saturación que restringe la señal de salida recortando sus crestas positiva y negativa. Observar la gráfica donde se recorta la señal de salida. Se debe tomar en cuenta el rango máximo de alimentación de cada operacional, valor dado por el fabricante.

Conclusiones 1. La función del inversor es, como bien lo dice su nombre, invertir la señal de entrada además de obtener una ganancia a la salida. 2. La función del circuito no inversor es proporcionar a la salida la misma señal de entrada pero obteniendo una ganancia. 3. Desfase, distorsión y atenuación de la onda se dan cuando la frecuencia es aumentada de tal manera que afecte en la forma original de la onda de entrada. 4. Conforme aumentemos la frecuencia, ya sea en un inversor o un no inversor, veremos que disminuye la ganancia; esto debido a que la señal de salida sufre deformaciones debido a la alta frecuencia 5. El circuito amplificador inversor es muy estable una vez se arma correctamente. 6. El análisis de frecuencia indica que a mayor ganancia menos estabilidad a frecuencias superiores. 7. Para cada ganancia existe un ámbito de frecuencias dentro de las cuales el circuito permanece operable.