LE2-Informe 1DASD

7/23/2019 LE2-Informe 1DASD

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PRACTICA #1: AMPLIFICADORES OPERACIONALES (OPAMPS)

Laboratorio de Electrnica II. Facultad de Ingeniera. Escuela de Ingeniera Elctrica.Universidad Rafael Urdaneta. Maracaibo, Venezuela

2.-MATERIALES

Componentes elet!"nos:

Resistores !"#$, "$, "##%

&ondensador '''(F

2.-MATERIALES



&ondensador '''(F

2.-MATERIALES



&ondensador '''(F


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1.- INTROD$CCION

Los a)*lificadores o*eracionales, son dis*ositivos electrnicos +ue tienen dos

entradas una salida, donde la salida viene dada *or una o*eracin con una deter)inada

ganancia con res*ecto a la entrada. -sica)ente esta idea de los /01M02 es tan buena,

+ue ca)biando los ti*os dis*osiciones de los ele)entos de reali)entacin, se *ueden

i)*le)entar diferentes o*eraciones analgicas3 donde en gran *arte, las caractersticas

globales del circuito las deter)ina la red de retroali)entacin. 0ara estas *rcticas +ue se

realizaran a lo largo de este laboratorio, se e)*leara un 4nico c5i*6 el c5i* LM78", donde

tal co)o se )encion anterior)ente, se *retender construir todos los ti*os de /01M0variando 4nica)ente los ele)entos *asivos +ue lo confor)an.

Es i)*ortante destacar, +ue los a)*lificadores o*eracionales no son un invento

nuevo, de 5ec5o, el uso generalizado de los /01M02 no co)enz real)ente 5asta los a9os

:#, cuando e)*ezaron a a*licarse las tcnicas de estado slido al dise9o de circuitos

/01M02, fabricndose )dulos +ue realizaban la circuitera interna del /01M0 )ediante

dise9o discreto de estado slido. 0or 4lti)o, a continuacin se *resenta los ob;etivos de esta

*rctica, los cuales resultaran funda)entales a lo largo de esta seccin de laboratorio de

electrnica II6

&onstruir un /01M0 inversor no inversor con una ganancia de "#. &onstruir un /01M0 su)ador restador con una ganancia aleatoria. &onstruir un /01M0 derivador e integrador.

2.-MATERIALES


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&ondensador '''(F

&5i* U178"

&ables

Inst!%mentos &e me&"n ' monte:

- /scilosco*io-


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En esta *arte del infor)e, se *rocedern a detallar e=*licar los *asos o e;ecuciones +ue se

realizaron *ara llevar a cabo los ob;etivos inicial)ente *ro*uestos en estas *rcticas de

laboratorio. 1 continuacin, se detalla cada uno de los e=*eri)entos6

P!me! e*pe!mento

&o)o *ri)era *ractica de laboratorio, se *lante construir un circuito a)*lificadorinversor uno no inversor, es decir, utilizando un a)*lificador o*eracional !o*a)*% se*retenda introducir una deter)inada se9al, a *artir de una deter)inada configuracin deele)entos *asivos obtener una a)*lificacin de la se9al, obteniendo ta)bin una gananciade "# en relacin a la entrada. 1 continuaci

+.-PROCEDIMIENTO

En esta *arte del infor)e, se *rocedern a detallar e=*licar los *asos o e;ecuciones +ue se

realizaron *ara llevar a cabo los ob;etivos inicial)ente *ro*uestos en estas *rcticas de

laboratorio. 1 continuacin, se detalla cada uno de los e=*eri)entos6

P!me! e*pe!mento

&o)o *ri)era *ractica de laboratorio, se *lante construir un circuito a)*lificador

inversor uno no inversor, es decir, utilizando un a)*lificador o*eracional !o*a)*% se

*retenda introducir una deter)inada se9al, a *artir de una deter)inada configuracin de

ele)entos *asivos obtener una a)*lificacin de la se9al, obteniendo ta)bin una ganancia

de "# en relacin a la entrada. 1 continuacin, se detalla cada uno de estos circuitos

*ro*uestos inicial)ente6

/*a)* Inversor6

Un a)*lificador inversor invierte la *olaridad de la se9al de entrada )ientras la

a)*lifica. El circuito dise9ado *ara este *ro*sito es el siguiente6


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Inicial)ente, se constru un circuito constituido 4nica)ente *or un c5i* LM78"

dos resistores, ade)s de una fuente de ali)entacin de >"?V una se9al de entrada Vi. 1

continuacin se *resentan los *ar)etros calculados *ara este *ro*sito6

@onde la relacin entre el volta;e de entrada salida de este circuito, viene dado *or6

Vo=RfR1

Vi

2u*oniendo una RfA"#$B co)o la ganancia 1vA"#, entonces6

Av=R f

R1=10

Entonces R"A"$B. @e igual )anera su*oniendo una entrada ViA#.8V*6

Vo=10k

1k 0.4=4Vp

1 continuacin, se resu)en los *ar)etros reales )edidos utilizados6


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Ressto!es%tl,&os

F!e%en ' mplt%&&e l sel &e ent!&

nnl%l&

/oltes &e sl&

RfAC.C' $B fA'.###7$Dz

V*A#.8V

"#.?" V*A8V

R"A#.C7 $B

@onde el )arco de error de la ganancia +ue se obtuve fue de tan solo ?.".@e

igual for)a, se *resenta el circuito construido en el laboratorio a lo largo de la *rctica, as

co)o ta)bin las se9ales de entrada salida obtenidas6

2E1L @E EGHR1@1 !Vi% 2E1L @E 21LI@1!Vo%


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EEM0L/ @EL &IR&UIH/ @I2E1@/ EG L1-/R1H/RI/

/*a)* no inversor6

Un a)*lificador no inversor es un circuito de a)*lificador o*eracional dise9ado

*ara su)inistrar una ganancia en tensin *ositiva. El circuito dise9ado *ara este *ro*sito

es el siguiente6

Gueva)ente, se constru un circuito constituido 4nica)ente *or un c5i* LM78"

dos resistores, ade)s de una fuente de ali)entacin de >"?V una se9al de entrada Vi. 1



Vo=(1+R f

R1) Vi

2u*oniendo una RfA"#$B co)o la ganancia 1vA"#, entonces6

Av=(1+Rf

R1)=10


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@es*e;ando6

R1= RfAv1

@e la ecuacin, se obtiene +ue6 R"J".""""$B

@e igual )anera su*oniendo una entrada ViA#.8KV*6

Vo=10k

1k 0.4=4Vp


Ressto!es%tl,&os

F!e%en ' mplt%&&e l sel &e ent!&

nnl%l&

/oltes &e sl&

RfAC.C' $B fA'.###7$Dz

V*A#.8V

"#.?" V*A8V

R"A#.C7 $B

@onde el )arco de error de la ganancia +ue se obtuve fue de tan solo ".7?.@e

igual for)a, se *resenta el circuito construido en el laboratorio a lo largo de la *rctica, as

co)o ta)bin las se9ales de entrada salida obtenidas6


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6

2E1LE2 @E EGHR1@1 21LI@1 @EL /01M0 G/ IGVER2/R

@onde la se9al con la flec5a ro;a re*resenta la se9al de entrada la de azul la de

salida.

&IR&UIH/ @I2E1@/ 01R1 UG /01M0 G/ IGVER2/R

Se0%n&o e*pe!mento


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&o)o segunda *ractica de laboratorio, se *lante construir un circuito a)*lificador

su)ador restador, es decir, utilizando un a)*lificador o*eracional !o*a)*% se *retenda

introducir una deter)inada se9al, a *artir de una deter)inada configuracin de ele)entos

*asivos obtener una a)*lificacin de la se9al, sin es*ecificar una deter)inada ganancia en

relacin a la entrada3 *ero considerando +ue esta ganancia no *uede ser lo suficiente)ente

grande *ara evitar as un valor tan ba;o co)o volta;e de entrada, +ue se e=*licara )s

adelante sus razones. 1 continuacin, se detalla cada uno de estos circuitos *ro*uestos

inicial)ente6

/*a)* su)ador6

Un a)*lificador su)ador es un circuito del a)*lificador o*eracional +ue

co)bina varias entradas *roduce una salida +ue es la su)a *onderada de

las entradas. El circuito dise9ado *ara este *ro*sito es el siguiente6


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/tra vez, se constru un circuito constituido 4nica)ente *or un c5i* LM78" *ero

a5ora con ' resistores, ade)s de una fuente de ali)entacin de >"?V entradas Vi. 1



Vo=Rf (V1

R1+

V2

R2)

2i R"AR?ARfA"$B entonces la e=*resin se reduce a6

Vo=V1+V2

@e esta )anera, el volta;e de salida va a ser la su)a algebraica de los volta;es de entrada.


Ressto!es

%tl,&os

/olte DC &e ent!&: /olte DC &e

sl&:

R"A#.C7$B Vi"A?.CV VoAK.'V

R?A#.CK $B

Vi?A.'V

RfA".##$B

@onde el )arco de error se debe catalogar co)o #.##, al obtener efectiva)ente en

la salida, la su)a de los volta;es de entrada. @e igual for)a, se *resenta el circuito

construido en el laboratorio a lo largo de la *rctica6


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&IR&UIH/ @I2E1@/ 01R1 EL /01M0 2UM1@/R @E @/2 EGHR1@12.

/*a)* restador6

Un a)*lificador de diferencia o restador, es un dis*ositivo +ue a)*lifica la

diferencia entre dos entradas *ero rec5aza toda se9al co)4n a las dos entradas. El circuito

dise9ado *ara este *ro*sito, es el siguiente6


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0ara este caso, se constru un circuito constituido 4nica)ente *or un c5i* LM78"

*ero a5ora con 8 resistores. 1si)is)o, una fuente de ali)entacin de >"?V dos se9ales

de entrada Vi. 1 continuacin se *resentan los *ar)etros calculados *ara este *ro*sito6

@onde la relacin entre el volta;e de entrada salida de este circuito, viene dado

*or6

2i R"AR?AR'AR8

Vo=V2V1

@e esta )anera, el volta;e de salida viene dado *or la resta de sus tensiones de

entrada.


Ressto!es%tl,&os

/olte DC &e ent!&: /olte DC &esl&:


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R"A#.C7$B Vi"A.'V VoAC.CC?V

R?A#.CK $B

R'A".##$B Vi?A".'87V

R8A".##$B

@onde el )arco de error se debe catalogar co)o #.##, al no establecer una

deter)inada ganancia con res*ecto a la entrada. @e igual for)a, se *resenta el circuito

construido en el laboratorio a lo largo de la *rctica6

-Te!e! e*pe!mento.

&o)o tercera *ractica de laboratorio, se *lante construir un circuito a)*lificador

derivador e integrador, es decir, utilizando un a)*lificador o*eracional !o*a)*% se

*retenda introducir una deter)inada se9al, a *artir de una deter)inada configuracin de

ele)entos *asivos obtener una a)*lificacin de la se9al, ade)s derivarla o integrarla

res*ectiva)ente. 1 continuacin, se detalla cada uno de estos circuitos *ro*uestos

inicial)ente6

/*a)* derivador6

Un diferenciador o derivador es un circuito del a)*lificador o*eracional

cua salida es *ro*orcional a la velocidad de ca)bio de la se9al de entrada. El

circuito dise9ado *ara este *ro*sito es el siguiente6


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&o)o en secciones anteriores, se constru un circuito constituido 4nica)ente *or

un c5i* LM78" *ero a5ora con " resistor otro ele)ento *asivo, un ca*acitor. 1si)is)o,

una fuente de ali)entacin de >"?V una se9al de entrada Vi. 1 continuacin se *resentan

los *ar)etros calculados *ara este *ro*sito6


Vo=RC dVi

dt

2i RA"$B &A'''(F entonces6

Vo1

3dVi

dt

Es decir, el circuito divide la a)*litud de la se9al entre tres, la desfasa"K#N deriva la se9al

original.

2u*oniendo +ue la entrada es una se9al triangular, definida a trozos en un *eriodo6

"A)=Ob t#PtPt"

?A)=Oc t"PtPt?

Las derivadas de a)bas funciones resultan6


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"QAb 3 ?QAc

@onde a)bos valores obtenidos son constantes, +ue es e=acta)ente lo +ue ocurre con la

onda triangular, al *asar esta a ser una onda cuadrada.


Elementospsos

%tl,&os

Sel &e ent!&: Sel &e sl&

R"A#.C7$B 2e9al triangular 2e9al cuadrada

&A'''(F

@e igual for)a, se *resenta el circuito construido en el laboratorio a lo largo de la

*rctica6

@


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2&IR&UIH/ @I2E1@/ 01R1 EL /01M0 @ERIV1@/R.

2E1L @E EGHR1@1 &/G RE20E&H/ 1 L1 2E1L @E 21LI@1. /*a)* integrador6

Un integrador es un circuito del a)*lificador o*eracional cua salida es

*ro*orcional a la integral de la se9al de entrada.


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&o)o en secciones anteriores, se constru un circuito constituido 4nica)ente *or

un c5i* LM78, un resistor un ca*acitor. 1si)is)o, una fuente de ali)entacin de >"?V

una se9al de entrada Vi. 1 continuacin se *resentan los *ar)etros calculados *ara este

*ro*sito6

@onde la relacin entre el volta;e de entrada salida de este circuito, viene dado

*or6

Vo=1

RC

0

t

Vidt

2i RA"$B &A'''(F entonces6

Vo30

t

Vidt

Es decir, el circuito )ulti*lica la a)*litud de la se9al *or tres, la desfasa"K#N e

integra la se9al original. @e igual )anera si al derivar una se9al triangular se obtiene una


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se9al cuadrada, al integrar una cuadrada, se obtiene una triangular. 1si)is)o, el resultado

de integrar una se9al triangular, resulta una se9al senoidal.


Elementospsos

%tl,&os

Sel &e ent!&: Sel &e sl&

R"A#.C7$B 2e9al cuadrada 2e9al triangular

&A'''(F 2e9al triangular 2e9al senoidal

2&IR&UIH/ @I2E1@/ 01R1 EL /01M0 IGHE


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2E1L @E EGHR1@1 &/G RE20E&H/ 1 L1 2E1L @E 21LI@1

!0RIMER &12/ @E L1 H1-L1%

2E1L @E EGHR1@1 &/G RE20E&H/ 1 L1 2E1L @E 21LI@1!2E


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.-ANALISIS 3 DISC$SION DE LOS RES$LTADOS

@ebe decirse, +ue los resultados obtenidos fueron lo bastante buenos, *or lo cual se

deben *untualizar los siguientes resultados *ara cada caso realizado en el laboratorio6

Go inversor6 Efectiva)ente, a *artir de una se9al de entrada, en este caso una sinusoidal, se

*udo obtener la )is)a se9al de entrada, *ero a)*lificada 4nica)ente, esto es, la se9al de

salida es de )aor volta;e *ico o a)*litud, resultando "# veces )aor a la de entrada, tal

co)o se *las) inicial)ente.

Inversor6 La se9al de salida obtenido, resulto la )is)a de entrada *ero desfasada "K#N,

debido al )enos resultante de la ecuacin de ganancia *ara este /01M0, sin e)bargo, la

se9al de salida ta)bin resulto "# veces )aor en volta;e *ico a la de entrada, tal co)o se

calculo inicial)ente.

2u)ador6 0udo observarse, +ue efectiva)ente la se9al de salida viene dada *or un factor de

ganancia, una su)a algebraica de se9ales de entradas, esto es, *ara este caso se dise9


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+ue esta ganancia fuera solo de " *ero obteniendo de igual )anera una salida )aor debido

a la su)a de todas las tensiones de entradas, tal co)o se esti*ulaba.

Restador6 Hal co)o el su)ador, la ganancia *ara este caso se calcul de uno, *ara ello se

e)*le 4nica)ente resistencias de igual )agnitud, donde efectiva)ente, la salida resulto la

resta de las tensiones de entrada.

Integrador6 En este circuito, *udo observarse +ue aun+ue la se9al de salida no se ve

a)*lificada, esto es, es )enor en valor *ico, este a)*lificador tiene un gran rol es +ue

*er)ite integrar una deter)inada se9al *eridica de entrada, )ostrarla en la salida, donde

efectiva)ente todos los funda)entos )ate)ticos, se e+ui*araron con los obtenidos

e=*eri)ental)ente.

@erivador6 En caso contrario al derivador, aun+ue este sin a)*lifica un *oco la se9al de

entrada, *er)ite to)ar la derivada a la se9al de entrada )ostrarla en la salida.

0or 4lti)o, se *uede decir +ue todos los resultados e=*eri)entales obtenidos, confir)an

todos los basa)entos tericos inicial)ente utilizados a lo largo de esta *rctica, *udiendo

catalogar todos los resultados obtenidos co)o e=itosos.


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4.-CONCL$SIONES0ri)era)ente, debe )encionarse la gran versatilidad +ue ofrecen los a)*lificadores

o*eracionales, es +ue co)o se observ, con tal solo un c5i* se *udo obtener todos los

ti*os de /01M0 4nica)ente variando los ele)entos *asivos del circuito. Ha)bin, se

observ el gran *a*el +ue ofrece la red de retroali)entacin, a +ue de*endiendo si este es

un ca*acitor o un resistor, influir en si es un o*a)* derivador o uno diferenciador, los

cuales son dos /01M02 con funciones total)ente diferentes.

@e igual )anera, se observ +ue no sie)*re se obtiene una ganancia, de 5ec5o, en

el caso del derivador, se obtena la res*ectiva derivada de una deter)inada funcin de

entrada, *ero esta se9al sie)*re resultara de )enor a)*litud +ue la de entrada, a +ue esta

es directa)ente *ro*orcional a la ca*acitancia utilizada, donde este valor de ca*acitancia

sie)*re es un factor )u *e+ue9o. 1lgo si)ilar sucede con el diferenciador o restador, a

+ue en este caso se debe ser cuidadoso al )o)ento de seleccionar las entradas, *uesto +ue

se *odra obtener un volta;e de salida )u ba;o o en otro caso negativo al su*erar V" a V?

de su res*ectiva ecuacin de ganancia.


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PE5A.P.DIEO.A

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