AMPLIFICADOR OPERACIONAL

I. OBJETIVO: Estudio del funcionamiento del amplificador operacional y sus

configuraciones típicas. Reconoce las principales configuraciones con opams Configuraciones típicas que son amplificador

II. ELEMENTOS A UTILIZAR

Osciloscopio Multimetro digital Modulo global, generador de señales Amplificador operacional LM741 Condensador de 0.1 μF Resistencia de 1KΩ,10KΩ,50KΩ,100KΩ Potenciómetro de 10KΩ.

III. PROCEDIMIENTO: 1. Amplificador inversor

Armar el circuito de la figura

U1

741

3

2

4

7

6

51

R1

10kΩ

R2

50kΩ

V34.5 Vrms 1kHz 0°

V1 15 V

V2 15 V

Vo

Vs es una señal senoidal a una frecuencia de 1KHz. Medir la ganancia del circuito (voltaje de

salida/voltaje de entrada) Completa la siguiente tabla.

Vs Vo200mV 1V500mV 2.5V800mV 4V

1V 5V1.5V 7.5V2.5V 11.23V3V 11.83V

3.5V 12.22V4V 12.49V

2. Amplificador sumador no inversor Armar el circuito de la figura

R1

10kΩ

R2

100kΩ

VCC15V

VCC15V

U1

LM741J

3

2

4

7

6

51

VCC

VCCR3

10kΩ

R410kΩ

0

1

R510kΩ

3

0

2

0

4

5V1

V2

V1 y V2 son señales que serán generadas con la fuente de DC

Exprese VO en función de V1 y V2:

Variando el valor de las fuentes visualice el valor amplificado de señal y anote los valores obtenidos

Se requiere que VO=V1 + V2 ¿Cuál debe ser los nuevos valores de R3 y RF en KΩ para que se cumpla esta nueva condición?

3. Amplificador integrador Armar el siguiente circuito.

U1

741

3

2

4

7

6

51

R1

1kΩ

C1

0.1µF

V115 V

V215 V

R21kΩ

XFG1

Aplique la siguiente forma de onda:la amplitud de Vs es de 1VP

V1 V2 Vo200mV 200mV 1.5V200mV 500mV 2.6V500mV 800mV 4.8V500mV 1V 5.5V

1V 1V 7.3V1V 1.5V 9.2V2V 2V 14.11V2V 3V 14.11V3V 4V 14.18V

Determine la expresión para Vo Dibuje la onda de entrada VS y de salida VO.

Comente los resultados. Voltaje de entrada

Voltaje de salida

IV. CUESTIONARIO:1. Determinar la ganancia teórica del amplificador inversor,

comparar con la experimental. Dichos datos en el experimento son similares a las simulaciones

2. ¿Cómo funciona y cuáles son las aplicaciones del amplificador inversor?

Se llama así este montaje porque la señal de salida es inversa de la de entrada, en polaridad, aunque pude ser mayor, igual o menor, dependiendo esto de la ganancia que le demos al amplificador en lazo cerrado. La señal, como vemos en la figura, se aplica al terminal inversor o negativo del amplificador y el positivo o no inversor se lleva a masa.La resistencia R2, que va desde la salida al terminal de entrada negativo, se llama de realimentación.

3. ¿Cómo funciona y cuáles son las aplicaciones del sumador no inversor ?

Utilizando las características de tierra virtual en el nudo suma (-) del amplificador inversor. se obtiene una útil modificación, el sumador inversor.

El amplificador inversor es muy útil en aplicaciones de separador (buffer), donde la fuente se protege de tener que proporcionar una alta corriente de carga.

4. ¿Cómo funciona y cuáles son las aplicaciones del amplificador integrador?

Una modificación del amplificador inversor, es el integrador, mostrado en la figura, se aprovecha de esta característica. Se aplica una tensión de entrada Ve, a R1, lo que da lugar a una corriente ie. Como ocurría con el amplificador inversor, V(-) = 0, puesto que V(+) = 0 que, por tener impedancia infinita toda la corriente de entrada ie pasa hacia el condensador Co, a esta corriente la llamamos io .

5. Realizar en un software las simulaciones para cada caso, hacer los comentarios.

Las simulaciones están al empezar el informe

6. Comparar resultados teóricos, simulación y practicas o experimentales. Determinar el error absoluto y error relativo.

7. Explicar el funcionamiento básico del amplificador operacional y de cada uno de los circuitos armados.

Un amplificador operacional es un amplificador diferencial integrado, su empleo surgió inicialmente en el uso en cálculos matemáticos. Pueden ser utilizados en lazo abierto (open-loop) o con realimentación (closed-loop). Cuando se emplean en circuito abierto tienen una ganancia muy elevada (del orden del 105); con realimentación, la ganancia viene limitada por la relación entre la impedancia de realimentación dividida por la impedancia de entrada. Estos circuitos integrados están formados interiormente por tres etapas; entrada o diferencial, intermedia y salida.

8. Indicar las características que se incluyen en las hojas de datos del amplificador operacional.

Teniendo en mente las funciones de la entrada y la salida, se puede definir las propiedades del amplificador ideal.

1.- La ganancia de tencion es infinita: a = ∞

2.- La Resistencia de entrada es infinita: Ri = ∞

3.- La resistencia de salida es 0: Ro = 0

4.- El ancho de banda es infinito: BW = ∞

5.- La tensión offset de entrada es 0: V0 = 0 Si Vd = 0

Ganancia en lazo abierto. Indica la ganancia de tensión en ausencia de realimentación. Se puede expresar en unidades naturales (V/V, V/mV) o logarítmicas (dB). Son valores habituales 100.000 a 1.000.000 V/V.

Tensión en modo común. Es el valor medio de tensión aplicado a ambas entradas del operacional.

Tensión de Offset. Es la diferencia de tensión, aplicada a través de resistencias iguales, entre las entradas de un operacional que hace que su salida tome el valor cero.

Corriente de Offset. Es la diferencia de corriente entre las dos entradas del operacional que hace que su salida tome el valor cero.

Margen de entrada diferencial. Es la mayor diferencia de tensión entre las entradas del operacional que mantienen el dispositivo dentro de las especificaciones.

Corrientes de polarización (Bias) de entrada. Corriente media que circula por las entradas del operacional en ausencia de señal

Slew rate. Es la relación entre la variación de la tensión de salida máxima respecto de la variación del tiempo. El amplificador será mejor cuanto mayor sea el Slew Rate. Se mide en V/μs, kV/μs o similares. El slew rate está limitado por la compensación en frecuencia de la mayoría de los amplificadores operacionales. Existen amplificadores no compensados (con mayor slew rate) usados principalmente en comparadores, y en circuitos osciladores, debido de hecho a su alto riesgo de oscilación.

Relación de Rechazo en Modo Común (RRMC, o CMRR en sus siglas en inglés). Relación entre la ganancia en modo diferencial y la ganancia en modo común.

V. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES: Se observo el funcionamiento del amplificador operacional y sus

configuraciones típicas. Hemos reconocido las principales configuraciones con Opamps. Hemos analizado los amplificadores operacionales y vemos que no

hay corriente en la entrada de los terminales inversor y no inversor que es casi despreciable.

El amplificador inversor vota una señal invertida siempre negativa.

Entre los terminales de entrada no existe diferencia de potencial las 2 tensiones deben ser iguales.

Con el uso de este tipo de integrados es que se logra obtener un circuito que realiza operaciones matemáticas ya descritas en el informe

comparaciones matemáticas para luego compararlos con las medidas experimentales

VI. BIBLIOGRAFIA:

Electrónica: Teoría de circuitos y dispositivos electrónicos (octava edición).

Circuitos electrónicos TOMAS FLOYD. www.wikipedia.com www.unicrom.com www.monografias.com