Manual Circuitos Electrónicos II PDF

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Trabajo de laboratorio ...

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Jacob González Gámez, B83417 Restador de voltajes Consiste en un circuito que recibe dos tensiones de entrada y genera una tensión de salida cuyo valor es la diferencia entre las entradas. El funcionamiento del circuito es el siguiente, como se puede observar del lado izquierdo se tiene un circuito inversor cuyo voltaje de Rf ∙V . Este circuito se conecta en cascada a un circuito sumador salida es igual a V = R1 1 de voltajes, en donde se tienen dos voltajes de entrada, el primero es la salida del circuito inversor y el segundo una fuente externa V 2 . Del sumador de voltajes se sabe que su Rf Rf salida, para un caso general, es V o=−( V 1 + V 2+...) . [2]. Por lo tanto, se deduce R1 R2 que la salida para el circuito restador de la figura 1 es: V o=−

[ (

)

R R f −R f ∙V 1 + f V 2 ∙ R2 R3 R1

]

Figura 1. Restador de voltajes [1]

Es importante señalar que la ecuación podría simplificarse si la ganancia tanto del circuito inversor como la de los canales de entrada del sumador de voltajes, es la unidad. Para que esto sea posible todas las resistencias tendrían que tener el mismo valor. En este caso la salida sería: V o=V 1−V 2

Materiales

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Protoboard. Fuentes de alimentación DC.

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Generador de señales. Osciloscopio. Multímetros digitales. 4 resistencias de 10 kΩ. Circuito integrado LM741. Cables de conexión.

Procedimiento

1. Poner el circuito integrado en el medio de la protoboard de forma que no se cortocircuiten las patillas del integrado. 2. Es aconsejable conectar el voltaje positivo y negativo que alimenta el circuito integrado. Los cuales consisten en conectar la patilla 7 del integrado a V+ y la patilla 4 a V-. 3. Se conecta la resistencia de realimentación de la salida del amplificador a la entrada inversora (Patilla 6 y 2 respectivamente). 4. Se conecta una resistencia del nodo de la patilla 3, entrada no inversora, a tierra. 5. Luego se conecta otra resistencia del nodo de la patilla 2 (entrada inversora) a una de las señales de entrada. 6. Se hace el mismo procedimiento, conectando a la entrada no inversora (patilla 3) una resistencia para conectar otra señal de entrada. 7. Se procede a conectar cables en ambas señales de entrada de modo que queden en serie con las resistencias conectadas en las patillas inversora y no inversora para conectar en ellos las fuentes que se vayan a restar. 8. Se conecta un cable en la salida del amplificar (Patilla 6) para observar el resultado de la resta, ya sea con un osciloscopio o con un multímetro.

Integrador Este circuito realiza la operación matemática de integración. Lo que lo caracteriza es que utiliza un capacitor como componente de realimentación. En la figura 2a se puede observar un circuito básico de este tipo, en donde se puede establecer una relación entre el voltaje de entrada y de salida mediante la corriente que pasa por el circuito. En la figura 2b se puede observar el circuito equivalente de tierra virtual, esto implica que la corriente que pasa por la resistencia es la misma que pasa por el condensador [1]. De esta forma se tiene: I=

V 1 −V o −V o −V o = = =−sC V o = 1 Xc Xc R sC ∴

V o −1 = V 1 sCR

Figura 2. Integrador [1]

Cambiando del dominio de Laplace al dominio temporal finalmente se tiene: V o ( t) = Materiales         

Protoboard. Fuentes de alimentación DC. Generador de señales. Osciloscopio. Multímetros digitales. 1 resistencia de 1kΩ. Circuito integrado LM741. 1 capacitor de 1μF Cables de conexión.

−1 v ( t ) dt RC ∫ 1

Procedimiento 1. Poner el circuito integrado en el medio de la protoboard de forma que no se cortocircuiten las patillas del integrado. 2. Es aconsejable conectar el voltaje positivo y negativo que alimenta el circuito integrado. Los cuales consisten en conectar la patilla 7 del integrado a V+ y la patilla 4 a V-. 3. Se conecta la resistencia de realimentación de la salida del amplificador a la entrada inversora (Patilla 6 y 2 respectivamente). 4. Luego se conecta un capacitor del nodo de la patilla 2 (entrada inversora) a la señal de entrada por integrar. 5. Se conecta directamente a la entrada no inversora, patilla 3, a tierra. 6. Se procede a conectar un cable en la señal de entrada de modo que queden en serie con el capacitor conectado en la patilla inversora para conectar en ellos la fuente que se vaya a integrar. 7. Se conecta un cable en la salida del amplificar (Patilla 6) para observar el resultado, con un osciloscopio.

Diferenciador Este circuito nos permite obtener la derivada de la señal de entrada. Produce una tensión de salida proporcional a la variación instantánea de la tensión de entrada respecto del tiempo. dV ∙ C y por el hecho de que la Recordando que la corriente en un capacitor es de I = dt diferencia de potencial en el capacitor es V 1 , la señal de salida V o se obtiene de V o=−IR , sustituyendo se tiene: V o=−RC

d V1 dt

Figura 3. Diferenciador Materiales         

Protoboard. Fuentes de alimentación DC. Generador de señales. Osciloscopio. Multímetros digitales. 1 resistencia de 1kΩ. Circuito integrado LM741. 1 capacitor de 1μF Cables de conexión.

Procedimiento 1. Poner el circuito integrado en el medio de la protoboard de forma que no se cortocircuiten las patillas del integrado. 2. Es aconsejable conectar el voltaje positivo y negativo que alimenta el circuito integrado. Los cuales consisten en conectar la patilla 7 del integrado a V+ y la patilla 4 a V-.

3. Se conecta en este caso, un capacitor de realimentación, de la salida del amplificador a la entrada inversora (Patilla 6 y 2 respectivamente). 4. Luego se conecta otra resistencia del nodo de la patilla 2 (entrada inversora) a la señal de entrada por derivar. 5. Se conecta directamente a la entrada no inversora, patilla 3, a tierra. 6. Se procede a conectar un cable en la señal de entrada de modo que queden en serie con la resistencia conectadas en la patilla inversora para conectar en ellos las fuentes que se vayan a derivar. 7. Se conecta un cable en la salida del amplificar (Patilla 6) para observar el resultado, con un osciloscopio.

Comparador Un comparador es un circuito basado en un amplificador operacional que compara dos voltajes de entrada y produce una salida que siempre está en uno de dos estados e indica cuál de estos voltajes es mayor [2]. Es decir, permite la entrada de voltajes analógicos y proporciona una salida digital que indica cuando una entrada es menor o mayor que la otra. La salida es una señal digital que permanece a un nivel alto de voltaje cuando la entrada no inversora (+) es mayor que el voltaje en la entrada inversora (-) y cambia a un nivel de voltaje más bajo cuando el voltaje de la entrada no inversora se reduce por debajo del voltaje de la entrada inversora [1]. La figura 4 muestra la operación de un comparador con un amplificador operacional 741. Como se puede observar la entrada inversora está conectada al voltaje de referencia (voltaje de 0V) y la no inversora al voltaje de la señal de entrada (figura 5a). Si la señal de entrada es mayor al voltaje de referencia de 0 V, se da una amplificación por causa de la muy alta ganancia de voltaje y se llega al nivel de saturación positivo. Si la señal de entrada se encuentra en un valor de voltaje menor al de referencia de 0 V, la señal de salida cambiará a su nivel de saturación bajo y se mantiene ahí, mientras la entrada se mantenga por debajo del voltaje de referencia. En la figura 5b se puede observar este comportamiento.

Figura 4. Comparador [1]

Figura 5. Señal de entrada y señal de salida de un comparador [1]

Materiales        

Protoboard. Fuentes de alimentación DC. Generador de señales. Osciloscopio. Multímetros digitales. 2 resistencias de 10 kΩ. Circuito integrado LM741. Cables de conexión.

Procedimiento 1. Poner el circuito integrado en el medio de la protoboard de forma que no se cortocircuiten las patillas del integrado. 2. Es aconsejable conectar el voltaje positivo y negativo que alimenta el circuito integrado. Los cuales consisten en conectar la patilla 7 del integrado a V+ y la patilla 4 a V-. 3. Se conecta una resistencia del nodo de la patilla 2, entrada inversora, a tierra. 4. Otra resistencia se conecta del nodo de la resistencia anterior a la señal sinusoidal. 5. Se conecta directamente a la entrada no inversora, patilla 3, la señal directa base que se va a comparar con la entrada inversora. 6. Se procede a conectar cables en ambas señales de entrada de modo que queden en serie con las resistencias conectadas en las patillas inversora y no inversora para conectar en ellos las fuentes que se vayan a comparar. 7. Se conecta un cable en la salida del amplificar (Patilla 6) para observar el resultado de la comparación, ya sea con un osciloscopio o con un multímetro.

Anexos Restador

Integrador

Diferenciador

Comparador

Bibliografía [1] Boylestad, R. y Nashelsky, L. (2009). Electrónica: Teoría de Circuitos y Dispositivos Electrónicos. México: Pearson Educación. [2] Malvino, A. y Bates, D. (2007). Principios de Electrónica. España: McGraw-Hill....