PrÁctica 2 - Practica aplicaciones del amplificador operacional ing telecomunicaciones PDF

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Practica aplicaciones del amplificador operacional ing telecomunicaciones...

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Fundamentos De Electrónica Análoga

Aplicaciones Del 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. Permiten realizar aplicaciones diversas como amplificar, comparar, sumar, integrar etc. I. INTRODUCCIÓN Los amplificadores operacionales permiten amplificar la diferencia entre dos señales (amplificador de instrumentación), funcionalidad muy práctica a la hora de censar señales ya que algunas de estas al ser medidas presentan valores de voltaje muy pequeños y necesitan de una ganancia más altas para ser procesadas. Veremos además como un amplificador en su configuración comparador permite que al ya ser amplificada una señal mediante el amplificador de instrumentación la señal obtenida en el censado de una representación mediante el encendido de un Led. II. MARCO TEÓRICO Amplificadores De Instrumentación: Los sensores de señales análogas imponen una gran exigencia debido a la baja ganancia de sus salidas por lo que es necesario implementar amplificadores específicos llamados amplificadores de instrumentación que poseen las siguientes características: - Ganancia seleccionable, estable, lineal. - Error despreciable debido a las corrientes y tenciones de offset. - Impedancia de entrada alta. - Impedancia de salida baja. [1] Su utilización es muy común en dispositivos que trabajan con señales muy débiles tales como sensores de temperatura, o señales medidas por pulsos (electrocardiógrafo), con el fin de minimizar el error de medida. Amplificador comparador de voltajes: Los comparadores son circuitos no lineales que, como su nombre indica, sirven

para comparar dos señales (una de las cuales generalmente es una tensión de referencia) y determinar cuál de ellas es mayor o menor. La tensión de salida tiene dos estados (binaria) y se comporta como un convertidor analógicodigital de 1 bit. Esta configuración compara si una de las señales es mayor y causa que la salida del amplificador sea máxima ya sea positiva o negativa. El voltaje de salida no puede exceder la tensión de saturación del amplificador operacional, sea esta saturación negativa o positiva; normalmente este valor es aproximadamente unos 2 voltios menor que el valor de la fuente. [2] III.

METODOLOGIA

El LM324 es un amplificador operacional cuádruple con entradas diferenciales. Está compuesto por cuatro amplificadores operacionales de alta ganancia, diseñados para trabajar con fuente de alimentación simple, sin embargo, también funcionan con una fuente de alimentación doble. Unas de sus características más relevantes: -

Alta ganancia en DC (100db)

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Ancho de banda 1MHz

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Alimentación simple entre 3V y 32 V

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Alimentación dual entre +/- 1.5V y +/- 16V

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Bajo consumo de corriente (700uA)

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Corriente de polarización de entrada 45nA

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Offset de voltaje de entrada 2mV y offset de corriente 5nA

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Slew rate 0.5 V/us [3]

El integrado AD624AD es usado para transductores de bajo nivel, es un amplificador de poco ruido y una alta ganancia. -

Voltaje de entrada offset 200uV

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Voltaje de salida offset 5mV

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Corriente de entrada 50nA

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Fuente de alimentación máxima +-18V

referencia el cual se va a comparar, cuando VIN sea mayor que ese voltaje la salida del amplificador se activa y enciende un diodo emisor de luz. En la práctica veremos que VIN puede ser una señal analógica DC o una onda AC creada por el generador de señales disponible en el laboratorio.

EL LM3914 es un circuito integrado que censa niveles de voltaje análogos y opera 10 LEDs, proporcionando un display lineal analógico. -

8 canales

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Voltaje de alimentación 25V

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Corriente de entrada 10mA

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Voltaje de salida 5 V

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Voltaje de entrada mínimo 3 V

IV.

RESULTADOS

Amplificador de instrumentación

EL integrado LM3915N es un amplificador que permite visualizar el nivel de voltaje analógico a la entrada para compararle con un valor de referencia y al igual que el LM3914 es un controlador de LEDs. -

Voltaje de alimentación 25V

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Corriente de carga 10mA

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Voltaje de salida 5V

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Voltaje de entrada mínimo 3V

Hemos visto como el amplificador de instrumentación permite aumentar la ganancia de salida de una señal analógica censada previamente, este está compuesto por tres amplificadores. Se ha mencionado que la ganancia del amplificador de instrumentación es estable, lineal y configurable, esta es controlada por la resistencia que está entre las entradas inversoras de los amplificadores que reciben los voltajes de entrada. En la práctica veremos cómo varia la ganancia a medida que variamos el valor de R1 mediante un potenciómetro de 10K. Al realizar el montaje del amplificador comparador el voltaje de entrada en cada uno de los amplificadores es un voltaje de

Configuración del amplificador de instrumentación

Utilizando un amplificador LM324 polarizado a +-9v. Calculamos el valor de voltaje de salida a medida que variamos el valor de R1: Valor de R Vo 100 ohms 16.88V 330 ohms 7.85V 1k 6.8V 10k 623mV 100k 209mV Observamos que a medida que al potenciómetro se le asignan valores de resistencia más pequeños el voltaje a la salida aumenta. Amplificador comparador

salida

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Vout

Estado LED V1 40m Off V2 48m Off Electrónica Análoga Fundamentos De V3 47m Off V4 42m Off V5 71m Off V6 24m Off V7 31m Off V1 V8 34m Off V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8

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0.37 0.38 0.9 0.34 2.1 2.14 2.19 1.9

o LED Off Off Off Off On On On On

Diseño de aplicación Mediante un LM35 censor de temperatura se obtiene la señal y se amplifica mediante el amplificador de instrumentación, luego de ser amplificada se lleva al amplificador comparador para analizar cómo se activa la salida al calentar el censor.

Configuración del amplificador comparador

Igualmente utilizando el integrado LM324 realizamos el montaje el amplificador comparador compuesto por ocho amplificadores individuales salida Vout Estado lo LED cual requiere el uso de dos V1 0.69 Off LM324 polarizados a 6V V2 0.6 Off -0V. V3 2.3 On Variando el voltaje Vin de 0 a V4 2.6 On 6V obtenemos a la salida: V5 2.3 On V6 2.4 On Vin = 6V V7 2.8 On VIn=4V V8 2.48 On salida Vout Estad o LED V1 0.8 Off V2 4.29 On V3 4.3 On V4 4.29 On V5 2.6 On V6 4.3 On V7 2.5 On V8 2.2 On

Vin = 2V salida Vout

VIn=0V Estad

Simulaciones: Mediante el software spice simulamos el amplificador de instrumentación utilizando el integrado LM324 polarizado a +-9V.

Simulación amplificadora de instrumentación

Podemos ver la ganancia de voltaje en modo diferencial. Simulación paramétrica variando el valor de R1 desde un valor pequeño hasta 100K

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Simulación paramétrica amplificador de instrumentación

Obtenemos el valor de la salida variando el valor de R1 desde 10ohms hasta 100K en pasos de 20 K.

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V. CONCLUSIONES Cuando se desea realizar un censado de señales análogas es de gran utilidad utilizar el amplificador de instrumentación ya que al amplificar dicha señal permite realizar mediciones mucho más exactas. El amplificador comparador permite comparar dos señales permitiendo activar una salida, aplicación muy útil en el mundo electrónico para detectar o representar señales. El valor de la resistencia conectada a las entradas inversoras de los primeros amplificadores del amplificador de instrumentación permite controlar la ganancia de salida, en la práctica pudimos comprobar como al variar dicha resistencia el voltaje de salida aumenta o disminuye, concluyendo que mientras se le asignen valores más pequeños a R la ganancia aumenta.

VI. REFERENCIAS. [1] http://www.unet.edu.ve/~ielectro/42AmplificadorInstrumentacion.pdf/

[2]http://unicrom.com/comparador-con-amplificadoroperacional/ [3]https://www.ecured.cu/index.php? search=+AD6224AD&button=

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