Control de Máquinas Eléctricas 2014

1 Angélica Bonilla Quirós 5-9

Ficha de aprendizaje: Amplificadores Operacionales

Unidad de estudio: Control de máquinas eléctricas

Alumno: Angélica Bonilla Quirós

Sección: 5-9

Procedimiento

Con base a una indagación bibliográfica que contribuya a clarificar los conceptos relacionados con los

amplificadores operacionales, conteste las siguientes preguntas en su cuaderno de control de máquinas

eléctricas.

1. ¿Qué es un amplificador operacional?

Es un dispositivo de gran ganancia, utilizado para realizar amplificación, conmutación, filtrado de señales,

etc… en forma de circuito integrado. Sus diseños solo requieren cambiar los elementos externos tales como

resistencias, condensadores, diodos, etc.

2. Dibuje el símbolo de OPAM básico e indique el nombre de sus terminales o patillas

3. ¿Qué es la impedancia de entrada de un OPAM, y que valores posee?

Es la impedancia que el amplificador presenta a la fuente de excitación conectada a una de las dos entradas y

con la otra a masa Zi varias con la temperatura y la frecuencia,, suele darse para determinadas condiciones

concretas, por ejemplo : T= 25C y f=1KHz, la variación de Zi modifica la ganancia del A.O.

Debido a que el OPAM es un amplificador de tensión Zi debe ser muy elevada con el fin de evitar cualquier

efecto de carga sobre la etapa anterior de excitación. El valor típico de la impedancia de entrada suele ser del

orden de los Mega Ohmios

4. ¿Qué es la Z de salida de un OPAM, y que valores posee?

Es la impedancia que presenta el A.O. hacia una carga conectada a la salida. Una Zo elevada reduce la

ganancia del A.O y puede dar lugar a que la etapa siguiente cargue el A.O. Por otra parte la impedancia de

salida disminuye al aumentar la frecuencia de trabajo, ya que, en estas circunstancias A disminuye. Los

valores normales a Zo son inferiores a 100 ohmios

5. ¿Qué es la ganancia de un OPAM y que valores tiene un OPAM?

La ganancia es el grado de amplificación de un amplificador operacional, está determinada por una

resistencia de retroalimentación que alimenta parte de la señal amplificada de la salida a la entrada invertida.

Esto reduce la amplitud de la señal de salida, y con ello la ganancia. Mientras más pequeña es esta resistencia

menor será la ganancia. El A.O posee una muy alta ganancia debido a esta característica se pueden utilizar

como conmutadores.

6. Dibuje un cuadro en donde indique los valores de Zent, Zout, Av OL, correspondientes a un amplificador

operacional ideal.

Característica Símbolo Valor Ideal

Impedancia entrada Zent Infinita

Impedancia salida Zsal Nula

Ganancia de tensión en lazo abierto Av OL Infinita

7. ¿Qué es la ganancia de lazo abierto en un circuito con OPAM? ¿Qué otros nombres recibe?

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Es aquella que tiene el amplificador operacional cuando no existe ningún camino de realimentación entre la

salida y alguna de las dos entradas. Esta ganancia está dado por: Av = Vsal/ Vent

También suele llamarse función de transferencia de lazo abierto.

8. ¿Qué es la ganancia de lazo cerrado en un circuito con OPAM? ¿Qué otros nombres recibe?

Se conoce como la realimentación en un circuito con amplificador operacional, siendo esta negativa, en esta

configuración las tensiones en las dos entradas son exactamente iguales, se supone que la tensión en la pata

positiva sube y, por tanto, la tensión en la salida también se eleva. Como existe la realimentación entre la

salida y la pata negativa, la tensión en esta pata también se eleva, por tanto la diferencia entre las dos

entradas se reduce, disminuyéndose también la salida. También se le suele llamar función de transferencia de

lazo cerrado o realimentación negativa.

9. ¿Qué es un amplificador diferencial?

Es un amplificador cuya salida es proporcional a la diferencia entre sus dos entradas. La salida puede ser

diferencial o no, pero en ambos casos, referida a tierra compleja.

10. Para cada circuito o configuración de amplificador operacional indicado, dibuje el esquema de conexión y

la fórmula para determinar el voltaje de salida en cada caso:

a) Inversor

b) No inversor

c) Seguidor de voltaje

d) Sumador

11. ¿Qué es un comparador? ¿Cómo funciona? Mencione algunas aplicaciones. Dibuje al menos el esquema

de dos de estas aplicaciones.

Es un circuito electrónico, ya sea analógico o digital, se llama también amplificador operacional en lazo abierto

(sin realimentación entre su salida y su entrada) y suele usarse para comparar una tensión variable con otra

tensión fija que se utiliza como referencia. En su funcionamiento es capaz de comparar dos señales de

entrada y variar la salida en función de cual es mayor.

Aplicaciones: A.O. como comparador

Comparador no Inversor

Comparador Inversor

Comparador con una referencia

Comparador con Histéresis

Comparador con Histéresis no Inverso

12. Dibuje el esquema de un OPAM como diferenciador, dibuje la forma de onda a la entrada y la onda

resultante de salida.

13. Dibuje el esquema de un OPAM como integrador, dibuje la forma de onda a la entrada y la onda resultante

a la salida

14. Resuelva cada uno de los problemas a continuación

1. ¿Cuál es el voltaje de salida en el circuito de la figura 10.62?

Vsal= (-R2 / R2) x Vent

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Vsal= (-250KΩ / 20KΩ) x 1,5V

Vsal= -18,75V

2. ¿Cuál es el intervalo del ajuste de la ganancia de voltaje en el circuito de la figura 10.63?

A= Bf/ Rr

A= 25

3. ¿Qué es el voltaje de entrada produce una salida de 2V en el circuito de la figura 10.64?

Vsal= (-R2/R1) x Vent

Vsal x (R1/-R2) =Vent

2V x (20KΩ/ -1MΩ) =Vent

-40mV= Vent

4. ¿Cuál es el intervalo del voltaje de salida en el circuito de la figura 10.65, si la entrada puede variar de

0,1 a 0,5V?

Vsal= (-200KΩ/20kΩ) x 0,1v Vsal= (-200kΩ/20kΩ) x 0,5v

Vsal= -1V Vsal= -5V

5. ¿Qué voltaje resulta en el circuito de la figura 10.66 para una entrada de v1= -0,3V?

Vsal= (1+ R2/R1) x Vent

Vsal= (1+ 360kΩ/12kΩ) x -0,3v

Vsal= -9,3V

6. ¿Qué entrada se debe aplicar a la entrada de la figura 10.66 para obtener una salida de 2,4V?

Se debe aplicar una entrada de 0,08V

7. ¿Qué intervalo de salida (voltaje) se desarrolla en el circuito de la figura 10.67?

Vsal= (1+ R2/R1) x Vent

Vsal= (1+ 200kΩ/20kΩ) x 0,5V

Vsal= 5,5V

8. Calcule el voltaje de salida desarrollado por el circuito de la figura 10.68 para Rf= 330kΩ

Vout= V1+V2+V3

Vout= 0,2V+-0,5V+0,8V

Vout= 0,5V

9. Que voltaje de salida resulta en el circuito de la figura 10.70 para v1= + 0,5V

Vsal= Vent

Vsal= 0.5V

10. Calcule el voltaje de salida para el circuito de la figura 10.71

𝑉𝑠𝑎𝑙 =−𝑅2

𝑅1𝑥𝑉𝑒𝑛𝑡

𝑉𝑠𝑎𝑙 =−100𝑘Ω

20𝑘Ω× 1,5𝑣

𝑉𝑠𝑎𝑙 = −7,5𝑣

11. Calcule los voltajes de salida de V1 y V2 en el siguiente circuito de la figura 10.72

𝑉𝑠𝑎𝑙 𝑉2 = 0,2𝑉

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𝑉𝑠𝑎𝑙 =−𝑅2

𝑅2𝑥𝑉𝑒𝑛𝑡

𝑉𝑠𝑎𝑙 =−200𝑘Ω

20𝑘Ω𝑥0,2𝑉

𝑉𝑠𝑎𝑙 = −2𝑉 → 𝑉2

12. Calcule el voltaje de salida Vo en el circuito de la figura 10.73

𝑉𝑠𝑎𝑙 = (1 +400𝑘Ω

20𝑘Ω) × 0,1𝑉

𝑉𝑠𝑎𝑙 = 2,1𝑉

𝑉𝑠𝑎𝑙 = −100𝐾Ω

20𝑘Ω× 2,1𝑉

𝑉𝑠𝑎𝑙 = −10,5𝑉

13. Calcule Vo en el circuito de la figura 10.74

𝑉𝑠𝑎𝑙 =−600𝑘Ω

15𝑘Ω× 25𝑚𝑉

𝑉𝑠𝑎𝑙 = −1𝑉

𝑉𝑠𝑎𝑙 =−300𝑘Ω

30𝑘Ω× −1𝑉

𝑉𝑠𝑎𝑙 = 10𝑉