INSTITUTO POLITCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA MECNICA Y ELCTRICA

UNIDAD PROFESIONAL TICOMN

DEPARTAMENTO FORMACIN PROFESIONAL GENRICA

SISTEMAS ELECTRNICOS DIGITALES

LABORATORIO DE ELCTRICA-ELECTRNICA

AMPLIFICADOR OPERACIONAL, CONFIGURACIN AMPLIFICADOR INVERSOR

PRCTICA No. 1

NOMBRE:

-ABAROA OVIEDO LUIS FERNANDO -MARTINEZ DOMINGUEZ FABIAN -MEZA RUIZ DAMIAN ANDRES

-ORTEGA GOMEZ JOAQUIN

PROFESOR: JULIO CESAR JIMENEZ

GRUPO: 6AV3

FECHA: 23/04/15

Objetivo:

Disear un amplificador inversor, experimentar con el amplificador inversor para observar su comportamiento, comparar el analisis terico con la experiencia prctica.

Material:

Que deber traer el alumno:

Componente

Descripcin

Cantida

d

Unidad

LM741

Hojas de datos del

amplificador operacional

1

pieza

LM741

Amplificador Operacional

1

pieza

Resistencia 1k

Resistencia de carbn de medio

watt

1

pieza

Resistencia

4.7k

Resistencia de carbn de medio

watt

1

pieza

Resistencia

10k

Resistencia de carbn de medio

watt

1

pieza

Protoboard

Tablilla de experimentacin rpida

1

pieza

Cable

telefonico

Cable para realizar las conexiones elctricas

1

metro

Que proporciona el laboratorio, tenga se en cuenta que solo hay en existencia 5 juegos completos:

Osciloscopio digital de dos canales con un ancho de banda de 40Mhz

Unidad de diseo electrnico

Marco Terico:

Amplificador Operacional El objeto de un amplificador electrnico, es elevar el valor de la tensin, corriente o potencia de una seal variable en el tiempo, procurando mantenerla lo ms fiel posible. Bsicamente un amplificador operacional es un dispositivo electrnico que tiene dos entradas y una salida, en donde la salida es la diferencia de las dos entradas multiplicada por un factor llamado ganancia. Siendo ms detallados, se dice que un amplificador es un dispositivo semiconductor monoltico conformado bsicamente de tres etapas que a continuacin se describen: Etapa de entrada o diferencial, conformado por un amplificador seales en forma diferencial y principalmente en cd, es en esta etapa donde se establecen las caractersticas y parmetros de entrada del amplificador operacional, como lo es la alta resistencia de entrada. Su diseo se orienta hacia el control de los errores de cd y ca.

Etapa intermedia o de ganancia, se caracteriza por entregar una ganancia adicional de voltaje que contribuye a aumentar la ganancia total del amplificador, y frecuentemente la mayor parte de esta ganancia, tambin suministra una alta ganancia de corriente, que excita a la etapa de salida, motivo por el cul sta no presentar el efecto de carga.

Etapa de salida, asla las etapas anteriores, presentando a la etapa anterior una alta resistencia de entrada y una baja resistencia de salida a la carga, y suministrando la corriente deseada. Adems

se encarga de proporcionar un ancho de banda grande, con el objeto de no limitar el comportamiento del amplificador en el intervalo de alta frecuencia. Ganancia (electrnica) En electrnica, la ganancia, en lo referido a seales elctricas, es una magnitud que expresa la relacin entre la amplitud de una seal de salida respecto a la seal de entrada. Por lo tanto, la ganancia es una magnitud adimensional, que se mide en unidades como belio (smbolo: B) o submltiplos de ste como el decibelio (smbolo: dB). Por ejemplo, si la potencia de salida de un amplificador es 40 W (vatios) y la de entrada era de 20 W, la ganancia sera de 10 log (40 W / 20 W) 3,0103 dB. Cuando la ganancia es negativa (menor que 0), hablamos de atenuacin. As, en el ejemplo anterior pero al revs: 40 W de entrada, frente 20 W de salida, el resultado sera de -3,0103 dB. No hablaramos de una ganancia de -3 dB, sino de una atenuacin de 3 dB. Tipos de ganancia Aunque la ganancia, como se ha dicho, es adimensional, sin embargo se refiere a cierta magnitud, con lo que tenemos: Adems existen ganancias "especiales" para determinados componentes:

Ganancia de antena. Es la relacin entre la potencia entregada por la antena y la potencia que entregara una antena isotrpica.

Ganancia de conversin. En el caso de mezcladores, determina la potencia de salida, a la frecuencia 2, dividida por la potencia de entrada, a frecuencia 1.

Ganancia de transduccin. Es la relacin entre la potencia de una magnitud de entrada, por ejemplo: presin, y la potencia elctrica entregada. Ganancia de voltaje el amplificador inversor En cada resistencia del amplificador inversor de la figura 2, las corrientes estn dadas por:

Del axioma 1 se tiene que Vd=0, y como Vy est aterrizada Vx=0

Del axioma 2 se dice que Ii=If, debido a que la corriente I es igual a cero a la entrada de cualquiera de los bornes del amplificador.

Despejando

Dando como resultado la ecuacin de la ganancia de voltaje de amplificador inversor. La ganancia entonces puede ser variada ajustando los valores de Rf o Ri; no se recomienda variar Ri, ya que esto llevara a una variacin de la amplitud de la seal de entrada, lo que posteriormente terminara en errores; entonces se puede decir que la ganancia es directamente proporcional a Rf.

Desarrollo:

1. Disee el siguiente amplificador inversor para obtener una ganancia mxima de 10.

2. Arme el siguiente amplificador inversor.

Armado en la tablilla de experimentacin.

3. Calcule la ganancia el amplificador inversor.

4. Ajuste una seal senosoidal de 1V, 1Khz en el generador de seales

5. Conecte el generador de seales al circuito.

6. Coloque los canales del osciloscopio en la entrada de voltaje y en el voltaje de salida del circuito, como aparece a continuacin.

7. Oprima el botn de autoajuste para observar las formas de onda.

8. El osciloscopio deber mostrar seales senosoidales, en el canal uno (CH1) la seal ser de 1volt de amplitud, y en la salida de 10 v; canal dos (CH2) aproximadamente, si no es as, revise sus conexiones del circuito. 9. Registre las formas de onda obtenidas en el osciloscopio. 10. Exprese como es el voltaje de entrada con respecto a la salida. El voltaje de entrada con respecto a la salida es mayor.

11. Obtenga el porcentaje de error entre el valor terico y el obtenido por va experimental.

12. Exprese a que se debe la diferencia entre los valores anteriores.

Porque el valor de las resistencias tiene un margen de error, de la realidad a la prctica, no son exactamente los ohms que se muestran.

13. Cambie la frecuencia del generador a 10Khz, 25Khz, 50Khz, 75Khz. 14. Oprimiendo el botn de autoajuste en cada caso y registrando las seales mostradas en el osciloscopio.

15. Exprese si el amplificador es afectado por la frecuencia y a que se debe esto. Si, esto se debe a que en la grfica se muestra que a mayor frecuencia se pierde voltaje.

16. Reemplace la resistencia R2 por la resistencia variable de la unidad de diseo, como se muestra a continuacin.

17. Ajuste la resistencia variable a 1k, 2k, 5k, 8k y 15k.

18. Obtenga los valores de ganacia del circuito para los diferentes valores de resistencia.

19. Obtenga y registre las formas de onda de los diferentes valores de ganancia. 20. Dnde utilizara este tipo de amplificadores en su vida profesional?

Un ejemplo son los comparadores, los cuales funcionan como convertidores analgico-digitales, como elementos de proteccin ante voltajes elevados, en aviacin, la mayora de los indicadores digitales y analgicos los podemos ubicar en la cabina de pilotos de un avin, stas contienen un amplificador operacional; su funcionamiento es simple, tenemos como axioma de diseo que el voltaje diferencial entre la entrada inversora y la no inversora debe ser igual a cero, si esto es as, tenemos a la salida un voltaje efectivo; ahora si se establece un voltaje fijo en el borne inversor, y por alguna extraa razn el voltaje en el borne no inversor llega a ser distinto, entonces la salida del amplificador ser nula.

Conclusiones: Abaroa Oviedo Luis Fernando La prctica resulto ser un xito, pues se cumpli con el objetivo de construir un circuito amplificador inversor con un canal del osciloscopio conectado a la entrada y otro canal conectado a la salida, para de sta manera poder analizar y comparar las seales que ah se presentaron; como se pudo apreciar en el osciloscopio el voltaje a la salida resulto ser 10 veces mayor que el voltaje a la entrada, lo antes mencionado. Martnez Domnguez Fabin Antonio Como lo vimos en clase, la amplificacin es debido a que el valor de ganancia de voltaje de amplificador inversor (en este caso) tiene el valor de 10; el valor de dicha ganancia se ve directamente modificado por el valor de la resistencia de retroalimentacin Rf, dependiendo del nmero de veces que sta sea mayor que la resistencia de entrada Ri, ser el valor de la ganancia; as se puede decir que con solo variar el valor hmico de la resistencia de retroalimentacin se puede variar el voltaje a la salida del circuito amplificador. Meza Ruiz Damin Andrs En esta prctica comprobamos la teora del A.O. vista previamente en clase a la hora de comparar las seales de entrada y salida en el osciloscopio. El motivo por el cul, posteriormente, se desfas la onda 180, es por simple configuracin, ya que si se aplica una seal positiva en el borne de entrada inversor (negativo), y el otro borne de entrada (positivo) se encuentra aterrizado, y se sabe que la resistencia entre estos tiende a infinito y por lo tanto la corriente a cero, y que el voltaje diferencial adopta un valor de cero; entonces se tendr como respuesta a la salida un voltaje negativo. Ortega Gmez Said Joaquin El haber realizado esta prctica nos beneficio de gran manera, ya que el comprender el principio de funcionamiento de este circuito amplificador es de vital importancia en la formacin de un ingeniero aeronutico; ya que, como lo mencionamos anteriormente, una de las principales aplicaciones de los amplificadores operacionales son los famosos comparadores, dichos comparadores tienen un sinfn de aplicaciones en la electrnica, pues funcionan como convertidores analgico-digitales, como elementos de proteccin ante voltajes elevados (descargas) y son la base de funcionamiento de la mayora de los instrumentos de medicin digitales; es decir la mayora de los indicadores digitales y analgicos en una cabina de pilotos de un avin, contienen un amplificador operacional. En general los amplificadores operacionales son la base para comprender el funcionamiento de todos los sistemas presentes en la avin

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Bibliografa

http://unicrom.com/Tut_OpAmpNoInversor.asp

http://es.wikipedia.org/wiki/Amplificador_operacional http://www.slideshare.net/cristianmascote/amplificadores-operaciones-seguidor-inversor-y-no-inversor