PrÁctica 1 - Practicar amplificador operacional ing telecomunicaciones PDF

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Practicar amplificador operacional ing telecomunicaciones...

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Universidad de Antioquia

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Fundamentos De Electrónica Análoga

Amplificador Operacional Los amplificadores operacionales son dispositivos electrónicos que tiene la capacidad de realizar una gran cantidad de funciones dentro del montaje de un circuito electrónico dependiendo de su configuración. Poseen diferentes características de frecuencia, voltaje, temperatura, por lo que algunos tienen desempeños en áreas más específicas. Son muy útiles ya que permiten realizar aplicaciones diversas como amplificación, comparación, sumador, integrador etc.

comparamos los valores de ganancia obtenidos en la práctica y en la teoría. Para la práctica se utilizó el integrado lf353.

I. INTRODUCCIÓN Al realizar el montaje de un circuito con amplificadores operacionales se pueden observar y cuantificar diferentes medidas. La ganancia es una de las más importantes a la hora de implementar un amplificador, esta puede ser positiva o negativa de acuerdo a la configuración que se le dé (inversorno inversor). Los amplificadores además de asignar una ganancia a la señal de entrada también pueden realizar un gran número de funciones, dependiendo estas de su configuración y de los elementos circuitales que lo conformen.

Se asignó como entrada de los circuitos inversor-no inversor, una señal cuadrada. Al variar la amplitud de esta señal, miramos cuál de las dos configuraciones se satura más rápido.

II. MARCO TEÓRICO Amplificadores operacionales: Los amplificadores operacionales son dispositivos electrónicos que tiene la capacidad de realizar una gran cantidad de funciones dentro del montaje de un circuito electrónico dependiendo de su configuración. [1]

III.

El lf353 es un integrado de alta velocidad que requiere de una baja alimentación de corriente para mantener una gran ganancia, es usado comúnmente como un integrador veloz, la máxima fuente de alimentación que soporta es de +- 18V.[2]

En la entrada del amplificador integrador ase asignó una señal cuadrada y mediante el osciloscopio observamos la salida del circuito para confirmar que efectivamente sí integra.

IV.

RESULTADOS

METODOLOGIA

Calculamos teóricamente la ganancia del amplificador inversor teniendo en cuenta las condiciones ideales. (impedancia de entrada infinita, v+ = v-). Realizamos el montaje de tres circuitos a base de amplificadores operacionales (inversor, no inversor, integrador), la configuración depende de la ubicación de los elementos en el circuito, además calculamos el valor de ganancia para diferentes valores de entrada en voltaje directo en los amplificadores inversor y no inversor luego

Configuración inversora

Calculando el valor de la ganancia de la configuración inversora tenemos:

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V V

Gain=

(¿ ¿ c−V D ) V c =0 ( amp ideal ) R2 (¿ ¿ B−V c ) =¿ R1 ¿ V D =−V B

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R1 + R 2 R1

Operación en AC y saturación en salida: Por medio del generador de señales configuramos una onda sinusoidal de 1Khz inicialmente con 1Vpp de amplitud.

R2 → Gain=−10 R1

Al realizar el montaje de los amplificadores inversor-no inversor, obtenemos: Inversor: Ganancia VA -10v 0v 10v

-10.024 ---9.951

Podemos corroborar que la ganancia en la práctica y en la teoría son similares. Al calcular la ganancia en 0V el multímetro arroja un valor basura.

No inversor: Ganancia -10v 0v 10v

Ahora a la entrada de los amplificadores inversor-no inversor, conectamos esta señal y obtenemos los valores de ganancia: Inversor: 9.92 No inversor: 7.5 Al comparar los valores de ganancia obtenidos al asignar a la entrada un valor de voltaje DC y una señal sinusoidal podemos observar que aunque los valores obtenidos en los nodos B y D son de diferentes magnitudes la ganancia se conserva y tanto para el inversor como el no inversor arroja datos muy cercanos a los calculados(obtenidos) previamente. Al aumentar la amplitud de la señal sinusoidal podemos ver como la amplitud del voltaje de salida de los amplificadores aumenta , hasta el punto donde se satura y la señal se corta. Al analizar los valores de saturacion para ambas configuraciones obtuvimos:

Configuración no inversora

VA

Onda generada vista en el osciloscopio

7.4 --7.95

La ganancia para la configuración no inversora se calcula de manera similar a la inversora y se expresión viene dada por:

Inversor:19Vpp

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Al mirar con el osciloscopio la señal de entrada obtenemos:

Saturacion en la configuracion inversora

No inversor: 15Vpp

Señal cuadrada a la entrada del integrador

Al corroborarnos de generar la señal cuadrada, analizamos la función del amplificador y obtenemos que la integral del escalón es una función rampa.

∫ u ( t ) dt=t u(t)

Saturacion en la configuracion no inversora

En ambas gráficas podemos ver como la señal se satura hasta el punto en que empieza a cortarse, debe notarse que la configuración no inversora se satura más rápido que la no inversora debido a … Circuito integrador

Señal triangular

A la salida del amplificador integrador obtenemos una señal triangular, lo cual corrobora el buen funcionamiento del amplificador. Simulaciones: Al simular las configuraciones inversor-no inversor con ayuda del programa Spice modo texto, podemos observar las gráficas de la señal de salida y entrada, además de la ganancia. Inversor

Configuración integrador

Por medio del generador de señales programamos una señal cuadrada de 6 Vpp y frecuencia 500Hz.

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Grafica señal de salida y entrada amplificador inversor

-Podemos ver que la ganancia es v4 /v2= -8.4/0.8 = -10.5

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pág. 4 La diferencia entre las ganancias obtenidas teóricamente y las obtenidas en la práctica se da porque los amplificadores no son ideales, es decir, la corriente de entrada no es igual a cero y la ganancia es finita. Sin importar el tipo de voltaje que se le dé a la entrada al amplificador ya sea AC o DC el factor de ganancia se conserva. La saturación de los amplificadores se da porque al no ser ideales la ganancia no es infinita y llega un punto donde este no puede representar completamente la señal de salida. Al analizar la simulación podemos corroborar que la ganancia obtenida para los circuitos inversor no inversor fue correctamente medida en la práctica.

No inversor

VI. REFERENCIAS. [1] http://panamahitek.com/amplificadores-operacionales-ysu-uso-en-la-electronica/

[2] http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lf353-n.pdf

Grafica señal de salida y entrada amplificador no inversor

Podemos ver que la ganancia es v4 /v2= 8.5

Simulando el amplificador en su configuración de integrador asignándole como señal de entrada una onda cuadrada, encontramos que las señales de entrada y salida son:

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V. CONCLUSIONES Los integrados amplificadores en el mercado pueden cumplir las mismas funciones pero no todos tiene las mismas características de polarización, frecuencia etc. Por esto es importante antes de realizar experimentos circuitales revisar el datasheet específico para cada integrado que se vaya a implementar....