Post on 12-Jul-2015
Sena cimi Solucin de la Gua de aprendizaje
QUE ES UN OP-AMP?El amplificador operacional es un dispositivo lineal de propsito general el cual tiene capacidad de manejo de seal desde f=0 Hz hasta una frecuencia definida por el fabricante; tiene adems limites de seal que van desde el orden de los nV, hasta unas docenas de voltio (especificacin tambin definida por el fabricante). Los amplificadores operacionales caracterizan por su entrada diferencial y una ganancia muy alta, generalmente mayor que 105 equivalentes a 100 dB.
FIGURA 1
Un amp op es un amplificador diferencial que puede ser modelado por el circuito de dos puertas que aparece en la siguiente figura (1). Lo que lo caracteriza como un amplificador operacional es su elevada ganancia de voltaje una A de 100000 o superior. Por lo tanto, slo se requieren aproximadamente 50 V en vi para producir v0 = 5 V.
CUANTAS ENTRADAS TIENE UN OP-AMP Y QUE CARACTERISTICAS EXISTENHay varios tipos de presentacin de los amplificadores operacionales, como el paquete dual en lnea (DIP) de 8 pines o patitas. Para saber cual es el pin 1, se ubica una muesca entre los pines 1 y 8, siendo el # 1 el pin que est a la izquierda de la muesca cuando se pone el integrado como se muestra en el diagrama. La distribucin de los terminales del Amplificador operacional en el Circuito integrado DIP de 8 patillas es:
pin 2: entrada inversora (-)MESA 3
Sena cimi Solucin de la Gua de aprendizaje
pin 3: entrada no inversora (+) pin 6: salida (out)Para alimentar un amplificador operacional se utilizan 2 fuentes de tensin:
Una positiva conectada al pin 7 y otra negativa conectada al pin 4.Tambin hay otra presentacin con 14 pines. En algunas versiones no hay muesca, pero hay un crculo pequeo cerca de la patita # 1.
Que implica que un op-amp sea dual o single ?El que un op-amp sea dual implica que puede ser conectado a dos entradas distintas de voltaje que por lo general son una positiva (V+) y una negativa (V-) Y el que se denomine single implica que solamente puede ser alimentado por un pin de una entrada de voltaje (V).
MESA 3
Sena cimi Solucin de la Gua de aprendizaje
Cual es la funcin del offset en un opamp ?Es la diferencia de tensin que se obtiene entre los dos pines de entrada cuando la tensin de salida es nula, este voltaje es cero en un amplificador ideal lo cual no se obtiene en un amplificador real. Esta tensin puede ajustarse a cero por medio del uso de las entradas de offset (solo en algunos modelos de operacionales) en caso de querer precisin. El offset puede variar dependiendo de la temperatura (T) del operacional como sigue:
Donde T0 es una temperatura de referencia. Un parmetro importante, a la hora de calcular las contribuciones a la tensin de offset en la entrada de un operacional es el CMRR (Rechazo al modo comn). Ahora tambin puede variar dependiendo de la alimentacin del operacional, a esto se le llama PSRR (power supply rejection ratio, relacin de rechazo a la fuente de alimentacin). La PSRR es la variacin del voltaje de offset respecto a la variacin de los voltajes de alimentacin, expresada en dB. Se calcula como sigue:
Que valor toma la resistencia de entrada en un op-amp ideal y cual aparece en la hoja de datos de lm324 lm741MESA 3
Sena cimi Solucin de la Gua de aprendizaje
2 m ohmDESCRIPTION The mA741 is a high performance operational amplifier with high Open-loop gain, internal compensation, high common mode range and exceptional temperature stability. The mA741 is Short-circuit-protected and allows for nulling of offset voltage. FEATURES Internal frequency compensation Short circuit protection Excellent temperature stability High input voltage range PIN CONFIGURATION 1, 2,3,4,5,6,7,8,-,+ OFFSET NULL INVERTING INPUT NONINVERTING INPUT V NC V+ OUTPUT OFFSET NULL TOP VIEW D, F, N Packages SL00095 DC ELECTRICAL CHARACTERISTICS TA = 25C, VS = 15V, unless otherwise specified. SYMBOL PARAMETER TEST CONDITIONS SA741C UNIT Min Typ Max VOS RS=10kW 2.0 6.0 mV Offset voltage RS=10kW, over temp. 7.5 mV DVOS/DT 10 mV/C IOS 20 200 nA Offset current Over temp. 500 nA DIOS/DT 200 pA/C IBIAS 80 500 nA Input bias current Over temp. 1500 nA DIB/DT 1 nA/C RL=10kW 12 14 V VOUT Output voltage swing RL=2kW, over temp. 10 13 V RL=2kW, VO=10V 20 200 V/mV AVOL Large-signal voltage gain RL=2kW, VO=10V, over temp. 15 V/mV Offset voltage adjustment range 30 mV PSRR Supply voltage rejection ratio RS310kW 10 150 mV/V CMRR Common mode rejection ration 70 90 dBMESA 3
Sena cimi Solucin de la Gua de aprendizaje
VIN Input voltage range Over temp. 12 13 V RIN Input resistance 0.3 2.0 MW Pd Power consumption 50 85 mW ROUT Output resistance 75 W ISC Output short-circuit current 25 mA
El Amplificador Operacional ideal se caracteriza por:
Resistencia de entrada, (Ren), tiende a infinito. Resistencia de salida, (Ro), tiende a cero. Ganancia de tensin de lazo abierto, (A), tiende a infinito. Ancho de banda (BW), tiende a infinito. Vo = 0, cuando V+ = VLm324 lm741
Que valor toma la corriente de entrada de un op-amp ideal y cual aparece en la hoja de datos de lm324 lm741Referencia Lm341 Lm741 Resistencia de entrada 2 m 2 m Corriente de entrada 45na 30na
Features Operation from Single or Dual Supplies Unity-Gain Bandwidth. . . . . . . . . . . . . . . . . . .1MHz (Typ) DC Voltage Gain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100dB (Typ) Input Bias Current. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45nA (Typ) Input Offset Voltage. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2mV (Typ)MESA 3
Sena cimi Solucin de la Gua de aprendizaje
Input Offset Current - CA224, CA324, LM324, LM2902. . . . . . . . . . 5nA (Typ) - CA124. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3nA (Typ) Replacement for Industry Types 124, 224, 324
Las referencia delos op - amp son:TABLA DE DIFERENCIAREFERENCIA IMAGEN N.P. I. In. Z. In. V. Max.Tra. F. Opera
SC5514
4
3nA
100M
32V.
LM318
1
30nA
3M
13V.
LM741
1
20n A
20M
10V
NE5533
2
500n A
100K
20V
Actividad de aprendizaje # 2En esta actividad de aprendizaje se realizara el anlisis de conceptos de un amplificador operacional como buffer y como comparador para esto utilizaremos el material de apoyo realizaremos el montaje con un op amp 741 yMESA 3
Sena cimi Solucin de la Gua de aprendizaje
compararemos con la simulacin de la misma los resultados en el caso que la seal de entrada sea senoidal de magnitud 0.1 v Simulacin Buffer o seguidor
V110V
U8
7
3 6 2
A B C
4 1 5
741
D
V2-10v
Montaje montaje Salida de seal
Buffer: la configuracin buffer tiene la capacidad de dejar pasar la seal de entrada y mostrar la misma de salida.
MESA 3
Sena cimi Solucin de la Gua de aprendizaje
comparadorV310v
U17
A B
3 6 24 1 5
C D
741
V4-10v
Resultados de aprendizaje: Buffer: la configuracin buffer tiene la capacidad de dejar pasar la seal de entrada y mostrar la misma de salida. Comparador: el comparador tiene la capacidad de saturarse positivamente o negativamente dependiendo de la amplitud de la entrada v1 y v2, y la seal de salida tiene una pequea perdida de 1.5 v
Actividad de aprendizaje #3En esta actividad de aprendizaje analizara la respuesta de un circuito a una entrada senoidal en las configuraciones inversora y no inversora. Realice la simulacin y el montaje para un circuito inversor y uno no inversor cuya ganancia sea con una entrada de 0.3 sin que la seal se sature. Que ocurre al colocar los dos circuitos en serie uno con el otro con la seal de salida del circuito , para cada punto de la actividad anexe las graficas obtenidas en la simulacin Simulacin Inversor
-
MESA 3
Sena cimi Solucin de la Gua de aprendizaje
V110V
R13 410 2
U17 16
A B
4 5
LM741
C D
R210k
V2-10V
Montaje montaje Salida de seal
MESA 3
Sena cimi Solucin de la Gua de aprendizaje
No inversor
TY10V
UI3 6 2 A B
4 5
RTY410
7 1
LM741
C D
YY10k
DFGHJ-10V
montaje
Salida de seal
MESA 3
Sena cimi Solucin de la Gua de aprendizaje
Serie inversora y no inversora
V110V
R310k
TY U17 110V
R13 410 2
UI6 3 6 A B
4 5
2 LM741
4 5
RTY410
7 1
R210k
LM741
C D
YY10k
V2-10V
DFGHJ-10V
Actividad de aprendizaje # 4En esta actividad de aprendizaje analizaran la respuesta de un circuito en la configuraciones sumador inversor, sumador no inversor, para 3 seales diferente naturaleza ,misma frecuencia misma amplitud anexe las graficas de entradas y salidas para cada circuito - sumador inversor: la frecuencia mayor va por encima de la menor frecuencia Sumador inversor
R115k
V110V
R22.2k A
R347k
U17 13 6 2
B C D
R410k
4 5LM741
R510k
V2-10V
MESA 3
Sena cimi Solucin de la Gua de aprendizaje
montaje
Salida de seal
Sumador no inversor:R115k
R22.2k
V110V
R347k
U17 13 6 2 A B C
4 510k LM741
R5 R410k
D
V2-10V
MESA 3
Sena cimi Solucin de la Gua de aprendizaje
Restador
V1 R3 R22.2k 3 10k 10V
U17 1A 6 2 B C
R115k
4 5
R4 LM74110k
D
V2-10V
Que ocurre cuando una de las seales cambia su frecuencia en 1000 veces la de los dems explique y grafique -El periodo es mucho mas rpido por lo que e la seal se vuelve constante Que ocurre cuando una de las seales tiene una magnitud de 10 veces mas que las otras explique y grafique -El periodo disminuye y empieza a oscilar
Actividad de aprendizaje # 5En esta actividad de aprendizaje se analizaran la respuesta de un circuito en las configuraciones integrador y derivador cuando la entrada es una seal de 0.2v y frecuencia de 2khz con naturaleza senoidal, cuadrada y triangular Realice la simulacin y el montaje de cada una de los circuitos y verifique la respuesta Integrador
V110V
U1
7 1
3 6 2
A B C
R31k
C11uF
4 5
LM741
D
V2-10V
MESA 3
Sena cimi Solucin de la Gua de aprendizaje
Derivador
V110V
R21k
U17 1A 6 B C
C11nF
3 2
R35k
4 5
LM741
R1
D
2k
V2-10V
Analice la respuesta la respuesta cuando los dos circuitos estn en serie
V1215V
V115V
R21k
QW7 13 6 2 1nF
U17 1A 6 B C D LM741
C1
3 2
R341k
4 5
R3LM741 10k
4 5
R1
CI1nF
1k
V23-15V
V2-15V
MESA 3
Sena cimi Solucin de la Gua de aprendizaje
Actividad de aprendizaje # 6Realice la simulacin y el montaje de un filtro pasa baja con frecuencia de corte de 50 hz para este montaje realice la grafica de ganancia vs frecuencia de entrada Filtro pasa baja
V1210V A
QW7 13 6 2
B C D
R34 CI0.1uF
4 5
1k
LM741
R2 R11k 5k
V23-10V
Realice la simulacin y el montaje de un filtro pasa alta con frecuencia de 20 khz para este montaje realice la grafica de ganancia vs frecuencia de entrada. Filtro pasa alta
V1210V
A
QW CI3 6 1uf 2
B C D
R341k
4 5
7 1
LM741
R2 R11k 5k
V23-10V
MESA 3
Sena cimi Solucin de la Gua de aprendizaje
Coloque los dos circuitos en serie y realice la grafica de ganancia de circuito vs frecuencia
V10V
V110V
QW7 13 6 2
CI23 10uf 2
7 1
A 6 B C
R3 CI10uF
4 5
10k
LM741
R341k
4 5
R2 R11k 5k
R25
D
R5 5k1k
V4-10V
V2-10V
Actividad de aprendizaje # 7Realice la simulacin y el montaje de un amplificador de instrumentacin con op-amp diselo para que la ganancia sea variable, realice el montaje en una baquelita cuyas dimensiones no superan 4 x 5cms
MESA 3
Sena cimi Solucin de la Gua de aprendizaje
Encuentre el datasheet de 4 amplificadores operacionales de instrumentacin encapsulados realice un cuadro comparativo de cada uno de ellos
Tabla de caractersticasREFERENCIA IMAGEN I. In. Z. In. V. Max.
1na144
2na
50k
18 (v)
Ina126
25na
80k
18(v)
Cl288
10na
32k
15(v)
Ad522ad
25na
1k
10(v)
MESA 3