AMPLIFICADOR INVERSOR Y NO INVERSOR CON OP-AMP PDF

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Esta práctica consistió en el diseño de circuitos amplificadores de tensión basados en amplificadores operacionales usándolos como dispositivos análogos digitales capaces de amplificar señales de tensión con ganancias positivas y negativas....

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Scientia et Technica Año XVIII, 26, Septiembre de 2019. Universidad Tecnológica de Pereira. ISSN 0122-1701

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AMPLIFICADOR INVERSOR Y NO INVERSOR CON OP-AMP INVERTER AND NON-INVERTER AMPLIFIER WITH OP-AMP Resumen— Esta práctica consistió en el diseño de circuitos amplificadores de tensión basados en amplificadores operacionales usándolos como dispositivos análogos digitales capaces de amplificar señales de tensión con ganancias positivas y negativas. clave— Amplificador operacional, ganancia de voltaje, saturación, límites de alimentación, cuadripolo amplificador tensióntensión.

polo, Corrientes iguales en cada polo, impedancia interna muy alta, etc) y se llega a lo que se conoce como los circuitos amplificadores controlados, que, dependiendo de cómo sean polarizados, pueden ser inversores o no inversores.

Palabras

Abstract— This practice consisted in the design of voltage amplifier circuits based on operational amplifiers using them as digital analog devices capable of amplifying voltage signals with positive and negative gains.

La ganancia para estos dos circuitos son los que definen la amplificación de la señal introducida. Se tienen las siguientes ecuaciones: Para

el

A v =1+

circuito

amplificador

No-Inversor:

Rf R2

Key Word — Operational amplifier, voltage gain, saturation, power limits, quadripole voltagevoltage amplifier. I.

INTRODUCCIÓN

Los amplificadores operacionales traen consigo determinados beneficios a sus usuarios, tales como la amplificación en forma diferencial (el amplificador se protege a sí mismo de conexiones erróneas) y el alto coeficiente de amplificación de casi 2500 veces la señal de entrada. Sin embargo, este último bono resulta inútil al momento de amplificar señales que son lo suficientemente grandes por sí mismas (básicamente, tal coeficiente de amplificación sólo serviría para amplificar ruido), considerando que lo máximo que permite amplificar el operacional es lo que le permita su alimentación 士 Vcc (un máximo de 36V distribuidos para cada polo). Para controlar este coeficiente de amplificación, se parten de las ecuaciones generales del operacional (Ganancia de salida, Resistencias iguales en cada

Fig. 1: Esquema de un circuito amplificador No Inversor. Para

Av=

el

−R f R1

circuito

amplificador

Inversor:

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Fig. 2: Esquema de un circuito amplificador Inversor. En esta práctica se realizan circuitos amplificadores para cumplir con los parámetros de entrada y salida requeridos, como preparación para el acondicionamiento de señales y sensores. II.

TRABAJO PREVIO

2.1 Diseñe amplificadores de tensión con Op-Amp que cumplan con los siguientes requerimientos: a. V ❑i ( t)=500 sin (6283.19t ) mV

V ❑0 (t)=10 sin (6283.19 t )V

2.2 Realice las simulaciones de los circuitos diseñados y verifique que su comportamiento concuerde con los resultados esperados a partir de la teoría. Para el circuito del punto 2.1.a:

V ❑i (t)=500 sin (6283.19t )mV V ❑0 (t)=10 sin (6283.19 t)V

b.

V ❑i (t)=200 sin (31415.94 t)mV V ❑0 (t)=−7 sin (31415.94 t)V

3 Scientia et Technica Año XVIII, 26, Septiembre de 2019 Universidad Tecnológica de Pereira.

Fig. 2.2.a.: Esquematización en Proteus para la simulación del amplificador no inversor Señal obtenida:

Fig. 2.2.a.3 Señal obtenida del osciloscopio virtual para la onda cuadrada (Amplificador No inversor)

Fig. 2.2.a.1 Señal obtenida del osciloscopio virtual para la onda senoidal inducida (Amplificador No inversor)

Fig. 2.2.a.3 Señal senoidal al presentar saturación (Amplificador No inversor) Para el circuito del punto 2.1.b: Fig. 2.2.a.2 Señal obtenida del osciloscopio virtual para la onda triangular (Amplificador No inversor)

V ❑i (t)=200 sin (31415.94 t)mV V ❑0 (t)=−7 sin(31415.94 t)V

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Fig. 2.2.b.: Esquematización en Proteus para la simulación del amplificador inversor

Fig. 2.2.b.2 Señal obtenida del osciloscopio virtual para la onda triangular (Amplificador inversor)

Fig. 2.2.b.3 Señal obtenida del osciloscopio virtual para la onda cuadrada (Amplificador inversor) Fig. 2.2.b.1 Señal obtenida del osciloscopio virtual para la onda senoidal inducida (Amplificador inversor)

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Fig. 3.1.b Frecuencia de entrada al amplificador no inversor

Fig. 2.2.b.3 Señal senoidal al presentar saturación (Amplificador inversor) III.

PROCEDIMIENTO

Se procedió a realizar el montaje del circuito diseñado en el punto 2.1.a teniendo en cuenta la polarización del amplificador y confirmando los valores de voltaje de entrada y de frecuencia para el amplificador operacional no inversor.

Fig. 3.1.c Montaje del circuito amplificador no inversor Luego, se alimentó el circuito con la fuente senoidal especificada en el numeral 2.1.a. y se verificó que la salida concuerda con lo esperado a partir de la teoría y de la simulación.

Fig. 3.1.a Voltaje de entrada al amplificador no inversor

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Fig. 3.3.2.a Señal obtenida del osciloscopio para la onda cuadrada del amplificador no inversor Fig. 3.2.a Señal obtenida del osciloscopio para la onda senoidal del amplificador no inversor Se procedió a comprobar el funcionamiento del circuito con señales de entrada de la misma amplitud, pero de forma triangular y cuadrada.

Fig 3.4.1.a Frecuencia de saturación para el amplificador no inversor

Fig. 3.3.1.a Señal obtenida del osciloscopio para la onda triangular del amplificador no inversor

Fig. 3.4.2.a Señal senoidal al saturar el amplificador no inversor Voltaje de saturación: 0,760 Vpp Se procede a repetir el procedimiento anterior para el circuito del numeral 2.1.b

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salida concuerda con lo esperado a partir de la teoría y de la simulación.

Fig. 3.2.a Voltaje de entrada al amplificador no inversor Fig. 3.2.b Señal obtenida del osciloscopio para la onda senoidal del amplificador inversor Se procedió a comprobar el circuito con señales de entrada de la misma amplitud, pero de forma triangular y cuadrada.

Fig. 3.2.b Frecuencia de entrada al amplificador inversor

Fig. 3.3.1.b Señal obtenida del osciloscopio para la onda triangular del amplificador inversor

Fig. 3.2.c Montaje del circuito amplificador no inversor Luego, se alimentó el circuito con la fuente senoidal especificada en el numeral 2.1.b. y se verificó que la

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Fig. 3.4.2.a Señal senoidal al saturar el amplificador no inversor Voltaje de saturación: 0,5 Vpp IV. ●

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Fig 3.4.1.a Frecuencia de saturación para el amplificador no inversor

¿Cuál es la desventaja del amplificador no inversor? La principal desventaja del amplificador no inversor es que no se puede configurar como atenuado, así, cumple únicamente su tarea amplificando la onda, en este caso sinodal. Se debe tener en cuenta que es necesario utilizar dos amplificadores si se desea atenuar la señal elegida.

Fig. 3.3.2.b Señal obtenida del osciloscopio para la onda cuadrada del amplificador inversor La saturación es un fenómeno que se presenta cuando el voltaje de salida, o el voltaje de entrada supera al voltaje de saturación, llegando a un punto donde no puede representar completamente la señal de salida.

PREGUNTAS

¿Cuál es la desventaja del amplificador inversor? La principal desventaja del inversor es que genera un retraso adicional en la señal amplificada, es decir, un desfase de la señal de entrada por un factor de π radianes, aunque puede ejecutar la labor de atenuación, proceso que el amplificador no inversor no puede realizar. Esto implica que se pase una señal de entrada por dos amplificadores, aumentando el ruido generado por encima de la señal amplificada, complicando las labores donde se requiere claridad sobre las señales percibidas y la atenuación de señales, al ser poco práctico para reducir señales cuando se requieren rápidamente. V.

CONCLUSIONES

Al modificar la señal de entrada sea por una señal cuadrada o una triangular se obtiene una señal sin distorsionar, la amplitud puede ser aumentada o disminuida, inclusive desfasada pero su Comportamiento es invariante. Una de las desventajas de los amplificadores que se puede tomar tanto para el inversor como para el no inversor es que no es permitido el uso de frecuencias elevadas ya que no responden de la misma forma como si lo hicieran a frecuencias bajas.

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