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    EXPERIMENTOS

    DEELECTRONICA II

    EXP201 AMPLIFICADOR DE POTENCIA CLASE B

    EXP202 AMPLIFICADOR DE POTENCIA CLASE ABEXP203 ARREGLO DARLINGTONEXP204 REGULADOR DE VOLTAJE SERIEEXP205 RESPUESTA DE LOS AMPLIFICADORES A LA

    BAJA FRECUENCIAEXP206 RESPUESTA DE LOS AMPLIFICADORES A LA

    ALTA FRECUENCIAEXP207 REGLAS DE FUNCIONAMIENTO EN OP-AMPSEXP208 CONVERTIDOR DE VOLTAJE A CORRIENTEEXP209 AMPLIFICADORES INTEGRADOR Y

    DIFERENCIADOR NO INVERSOREXP210 AMPLFICADOR DIFERENCIAL

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    EXP201

    AMPLIFICADOR DE POTENCIA CLASE B

    I. OBJETIVOS.

    Comprobar el comportamiento de un amplificador de potenciade simetra complementaria clase B.

    Observar el fenmeno de la distorsin de cruce por cero. Determinar el rendimiento mximo.

    II. LISTA DE MATERIALES

    1 Osciloscopio1 Generador de Seales1 Fuente de alimentacin

    1 Transistor NPN 2N39041 Transistor PNP 2N39061 Resistencia 100 , 1W

    EXP201-1FIME, Depto. De Electrnica

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    III.- CIRCUITO DEL EXPERIMENTO.

    Figura 1. Amplificador de potencia simtrica clase B

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    FIME, Depto. De Electrnica.

    IV.- TEORIA PRELIMINAR

    El amplificador de potencia clase B usa un transistor para amplificar la porcin

    positiva de la seal de entrada (Q1, en el circuito de la figura No. 1) y otrotransistor (Q2), para amplificar la porcin negativa.

    El amplificador de simetra complementaria de la figura No. 1, tiene las siguientescaractersticas:

    La ganancia de voltaje es ligeramente menor que la unidad. Es decir,

    Vo < Vi

    La amplitud mxima posible del voltaje de salida es ligeramente menor a la

    magnitud del voltaje de la fuente de alimentacin.

    VLM < VCC

    Los transistores Q1 y Q2 conducen slo hasta que el voltaje de entrada esmayor a 0.6 V, por lo que la seal de salida presenta una distorsin en elcruce por cero.

    La potencia en la carga se puede determinar con la ayuda de la siguienteecuacin:

    1V2LMPL= _____

    2 RL

    Si se mide la corriente promedio o de CD suministrada por las fuentes(ICC, IEE) de alimentacin, es factible calcular la potencia suministrada:

    PCC = VCC ICC + VEE IEE

    El rendimiento del amplificador es menor del 50% y se puede calcular de lasiguiente manera:

    = PL/PCC

    EXP201-3

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    FIME, Depto. De ElectrnicaV.- PROCEDIMIENTO

    1. Implementar el circuito amplificador de simetra complementaria clase B dela figura No. 1

    2. Aplique una seal senoidal de 100 Hz y 3 Vp-p, sin componente de CD(offset igual a cero). Observe en el osciloscopio las formas de onda de lasseales de entrada y salida simultneamente.

    3. Dibuje las formas de onda de las seales de entrada y salida. Mida y tomenota de las amplitudes y observe el fenmeno de la distorsin de cruce porcero.

    Vo = ________________Vi = ________________

    4. Incremente la magnitud de la seal de entrada, hasta que la salida empiezaa distorsionarse (justo antes).

    5. Tome lectura del valor del voltaje mximo de salida

    Vlm = _______________

    6. Observe la forma de onda de la corriente en el colector de Q1. Observe enel osciloscopio la cada en terminales de la resistencia RC1. Dibuje la formade onda y tome nota de la amplitud.

    ICmL = _____________

    7. Similar al paso 6 para la corriente en el colector de Q2.

    ICmL = ______________

    8. Use el multmetro digital en modo de volts de CD y mida las cadas en lasresistencias RC1 y RC2.

    VRC1 = ______________VRC2 = ______________

    Estos valores representan el voltaje promedio y permitirn calcular la corrientepromedio de las fuentes de alimentacin.

    ICC = VRC1 IEE = VRC2RC1 RC2

    EXP201-4

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    FIME, Depto. De ElectrnicaVI.- REPORTE.

    1. Determine la ganancia de voltaje del amplificador usando losresultados del paso 3 del procedimiento.

    2. Explique con sus propias palabras en que consiste el fenmeno dedistorsin de cruce por cero.

    3. Determinar la potencia mxima en la carga. Use el resultado delpaso 5 del procedimiento.

    4. use los resultados del paso 8 del procedimiento para determinar lascorrientes promedios suministrado por las fuentes de alimentacinICC, IEE.

    5. Calcular la potencia suministrada.

    6. Determine el rendimiento del amplificador.

    EXP201-5

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    EXP202

    AMPLIFICADOR DE POTENCIA CLASE AB

    I. OBJETIVOS.

    Comprobar el funcionamiento de un amplificador de potencia de simetracomplementaria clase AB.Reducir el efecto de la distorsin de rea por error.Determinar el rendimiento mximo.

    II. LISTA DE MATERIAL Y EQUIPO.

    1 Osciloscopio1 Generador de Seales1 Fuente de alimentacin1 Transistor NPN 2N39041 Transistor PNP 2N39062 Resistencias de 1K, W4 Resistencias de 10, W1 Resistencia de 100, 1 W

    1 Potencimetro lineal de 1002 Diodos 1N9144 Capacitores de 10F, 50V

    EXP202-1FIME, Depto. De Electrnica

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    III.- CIRCUITO DEL EXPERIMENTO.

    Figura 1. Amplificador de Simetra complementaria Clase AB.

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    FIME, Depto. De Electrnica.IV.- TEORIA PRELIMINAR

    La desventaja del amplificador del experimento anterior es que creadistorsin de cruce por cero. Para reducir la distorsin, cada unin base-emisorpuede ser ligeramente polarizada en forma directa, usando un circuito como el dela figura No. 1 de este experimento. El divisor de voltaje en este circuito alimentaun pequeo voltaje que polariza directamente a cada una de las bases. Lasresistencias RE1 y RE2 en los emisores ayudan en la reduccin de la distorsinintroduciendo una retroalimentacin negativa. Este amplificador es menos eficienteque el amplificador clase B porque ningn transistor llega a corte completamente.Una operacin de esta forma se le denomina clase AB.

    El circuito del amplificador de la figura No. 1 se alimenta con una sola fuente dealimentacin y el capacitor de acoplamiento C3 evita que el voltaje de CDaparezca en la carga. La resistencia RC1 solo se usar con propsitos demedicin indirecta de la corriente de la fuente de alimentacin.

    EXP202-3

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    FIME, Depto. De ElectrnicaV.- PROCEDIMIENTO.

    1.- Implementar el circuito amplificador de simetra complementaria clase AB de la

    figura. Ajuste la resistencia RD a un valor aproximado de 33.2.- Aplique una seal senoidal de 1000 Hz y 3 Vp-p. Observe en el osciloscopiolas formas de onda de las seales de entrada y de salida simultneamente.

    3.- Ajuste con el potencimetro hasta ver que la distorsin de cruce por cerodesaparezca.

    4.- Dibuje las formas de onda de las seales de entrada y de salida. Mida y tomenota de las amplitudes:

    Vo = _______________Vi = _______________

    5.- Incremente la magnitud de la seal de entrada hasta que observe que la salidaempieza a distorsionarse, justo antes.

    6.- Tome lectura del valor del voltaje mximo de salida.

    VLM = ______________

    7.- con el multmetro digital mida el voltaje de CD en las terminales de laresistencia RC1.

    VRC1 = ______________

    Este valor le permita calcular la corriente promedio suministrada por la fuenteVCC.

    ICC = VRC1RC1

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    FIME, Depto. De ElectrnicaVI.- REPORTE.

    1.- Determine la ganancia de voltaje del amplificador usando los resultados delpaso 4 del procedimiento.

    2.- Explique como fue posible la eliminacin de la distorsin de cruce por cero.

    3.- Determine la potencia mxima en la carga. Use el resultado del paso 6 delprocedimiento

    4.- Use el resultado del paso 7 del procedimiento para determinar la corrientepromedio suministrada por la fuente de alimentacin VCC.

    5.- Calcule la potencia suministrada.

    6.- Determine el rendimiento del amplificador.

    EXP202-5

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    FIME, Depto. De Electrnica

    EXP203

    ARREGLO DARLINGTON

    I.- OBJETIVOS.

    Demostrar el uso de un arreglo darlington en una configuracin colector-comn como acoplador de impedancias.Comprobar el funcionamiento de amplificadores directamente acoplados.

    II.- LISTA DE MATERIAL Y EQUIPO.

    1 Osciloscopio1 Generador de seales1 Multmetro digital1 Fuente de Alimentacin3 Transistores NPN 2N39041 Resistencia de 12 K, 1/2 W1 Resistencia de 100 K, W1 Resistencia de 10 K, W1 Resistencia de 1 K, W2 Resistencias de 470, W3 Capacitores de 10F

    EXP203-1

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    FIME, Depto. De ElectrnicaIII. CIRCUITO DEL EXPERIMENTO.

    Figura 1.

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    IV.- TEORA PRELIMINAR.

    El amplificador de la figura No. 1, consiste de dos etapas. La primera es unEC y la segunda un CC con arreglo Darlington. Las etapas se encuentrandirectamente acopladas. El amplificador EC tiene una ganancia dadaaproximadamente por la relacin:

    AV -RCRE

    Es decir, -10 o menos. Si conectramos la carga RL = 470 directamente en lasalida del EC, esta ganancia se reduce a un valor menor que la unidad, debido alefecto de carga.

    AV -RC * RLRE*(RC+RL)

    La solucin al problema anterior consiste en agregar una etapa adicionalconsistente en un amplificador colector comn con un arreglo Darligton cuyascaractersticas sobresalientes son:

    o Muy alta resistencia de entrada

    o Muy alta ganancia de corrienteo Ganancia de voltaje cercana a la unidado No hay inversin de faseo Baja impedancia de salida

    La solucin anterior permite conectar cargas de bajo valor a etapas deamplificacin con resistencias de salida muy altas.

    EXP203-3FIME, Depto. De Electrnica

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    V.- PROCEDIMIENTO.

    1.- Implementar el circuito de la figura No. 1

    2.- Medir el punto de operacin, tomando lectura de los siguientes voltajes de CD.Use el multmetro digital en la escala adecuada.

    VCC = _______________ VB2 = _______________VC1 = _______________ VE2 = _______________ VB1 = _______________ VC3 = _______________ VE1 = _______________ VB3 = _______________ VC2 = _______________ VE3 = _______________

    3.- Compruebe que el circuito est bien polarizado chocando que se cumplan lasreglas de polarizacin.

    VB1 VE1 + 0.6 VB2 VE2 + 0.6 VB3 VE3 + 0.6 VC1 > VE1VC1 > VB1 VC2 > VE2 VC1 < VCC VC3 > VE3

    Si no se cumplen, revisar las conexiones, checar los transistores y repetir lospasos 2 y 3 nuevamente.

    4.- Aplique en la entrada una seal senoidal de 5 KHz y 200 mVp-p. Desconecteen el punto B el arreglo Darlington.

    5.- Observe en el osciloscopio las seales en la entrada (A) y en la salida EC (B).Tome lectura de los voltajes:

    Vo = _______________Vi = _______________

    6.- Ahora conecte como carga entre el punto B y tierra una resistencia de 470 atravs de un capacitor de 10 F. Mida las amplitudes de los voltajes de entrada yde salida.

    Vo = _______________Vi = _______________

    7.- Desconecte el capacitor y la resistencia de carga de 470 del punto B, yconecte a B el arreglo Darlington para obtener nuevamente el circuito original.

    8.- Observe en el osciloscopio las seales en la entrada (A) y en la salida delcolector comn (C). Tome lectura de los voltajes.

    Vo = _______________Vi = _______________

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    EXP203-4FIME, Depto. De Electrnica

    VI.- REPORTE.

    1.- Determine analticamente el punto de operacin del circuito de la figura No. 1.considere lo siguiente:

    Para determinar el punto de operacin Q1, considere IB2 0.Para Q1 determine: RB, VBB, ICQ, VC1, VB1, VE1.Para determinar el punto de operacin de Q2, considere la ecuacin:

    VC1 = 2VBE + ICQ2*RL.

    2.- Usando los resultados obtenidos en el paso 2 del procedimiento, determineindirectamente los valores de las corrientes ICQ1 e ICQ3. Use las resistencias y elvoltaje del emisor para determinarlas.

    3.- Compare los valores tericos prcticos de la corriente ICQ1 e ICQ3.

    4.- Determine analticamente la ganancia de voltaje del amplificador EC de lafigura No. 1. No considere la etapa del arreglo Darlington.

    5.- Determine la ganancia de voltaje del amplificador EC sin carga usando losresultados del paso 5 del procedimiento.

    6.- Determine la ganancia del amplificador EC con la carga de 470 usando losresultados del paso 6 del procedimiento.

    7.- Determine la ganancia de voltaje total del amplificador, usando los resultadosdel paso 8 del procedimiento.

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    EXP203-5FIME, Depto. De Electrnica

    EXP204

    REGULADOR DE VOLTAJE SERIE

    I.- OBJETIVOS.

    Disear un regulador de voltaje serie ajustable Comprobar el funcionamiento del regulador. Medir la resistencia de salida del regulador

    Medir el por ciento de regulacin de lnea. Comprobar el funcionamiento del circuito de proteccin contra cortocircuito.

    II.- LISTA DE MATERIAL Y EQUIPO.

    1 Resistencia de 330, 3W1 Resistencia de 220, 3W1 Resistencia de 150, 3W1 Resistencia de 100, 3W1 Multmetro digital1 Fuente de alimentacin1 JFET 2N59511 Amplificador operacional UA7411 Diodo Zener 5.2V, 1W1 Capacitor de 0.1F, 50V2 Potencimetros de 10 K1 Resistencia de 4.7, 3W1 Resistencia de 4.7 K, W1 Resistencia de 47 K, W1 Resistencia de 1 K, 3W

    1 Resistencia de 680, 3W1 Resistencia de 470, 3W

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    EXP204-1FIME, Depto. De Electrnica.

    III.- CIRCUITO DEL EXPERIMENTO.

    Figura 1. Regulador de voltaje serie

    NOTA: el valor de RL es: 470, 220 y 100.

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    EXP204-2FIME, Depto. De Electrnica.

    IV. TEORA PRELIMINAR.

    Partes Fundamentales:

    Las partes fundamentales de un regulador serie como el de la figura No. 1,son las siguientes:

    La red de muestreo de voltaje formada por las resistencias Ra, Rb y elPotencimetro de 10 K.

    La fuente de voltaje de referencia est formada por el diodo zener DZ, eltransistor de efecto de campo (JFET) J1, el potencimetro RF y elcondensador C1.

    El amplificador de error de ste circuito lo constituye el amplificadoroperacional de propsito general 741. El transistor de paso Q1, que es un transistor de potencia NPN de silicio (en

    este circuito el 2N3055). Un circuito limitador de corriente formado por el transistor NPN de silicio Q2

    (2N3904) y la resistencia RSC que muestra la corriente de salida delregulador.

    Expresin del voltaje de salida.

    En donde el factor de retroalimentacin depende de las resistencias

    ajustables R1 y R2.

    = _____R1______R1 + R2

    El voltaje de salida del regulador puede aproximarse al voltaje de salida delamplificador de error, es decir:

    Vo A (Vz - Vf)En donde:

    A = Ganancia de lazo abierto del amplificador operacionalVz = Voltaje del diodo zener o de referencia.

    Sustituyendo el valor de Vf y despejando Vo, se obtiene

    Vo = ____AVz___1 + A

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    EXP204-3FIME, Depto. De Electrnica

    como la ganancia del amplificador es extremadamente alta (A=100,000) resulta

    Vo = Vz o bien Vo = Vz (R1 + R2) R1

    La expresin del voltaje de salida del regulador serie es la siguiente:

    V0 = R1 + R2 (VREF)R1

    En donde:

    R1 = Ra + fraccin de Rpot yR2 = Rb + fraccin de Rpot para el caso del circuito de la figura 1.

    Procedimiento de diseo del Regulador Serie.

    1. Especificar los datos del regulador. En nuestro experimento, deseamos unregulador con las siguientes caractersticas:

    V0 = 5 a 15 V Salida ajustableI0 = 100 mA Corriente NominalISC = 120 mA Corriente de cortocircuito

    2. Seleccin de voltaje de entrada no regulado. Debe de seleccionarse 2 3Varriba del voltaje de salida mximo para asegurar que Q1 est en la reginactiva, entonces:

    Vimin = 15 + 3 = 18 VConsidrese un voltajenominal Vi = 20 2 V

    3. Seleccin de voltaje de referencia del diodo Zener y del transistor JFET. ElVREF debe de ser menor que el voltaje de salida mnimo.

    VREF

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    EXP204-4FIME, Depto. De Electrnica

    4. Clculo de las resistencias Ra y Rb.

    De la frmula del voltaje de salida del regulador se tiene que el voltaje desalida es mximo cuando:

    R2 = Rb + 10 y R1 = RaPor lo tanto,

    V0mx = Ra + Rb + 10 (VREF) = 15 VRa

    Mientras que el voltaje de salida es mnimo cuando:R1 = Ra + 10 y R2 = Rb

    As que:V0 mn = Ra + Rb + 10 (VREF) = 5 v

    Ra + 10De estas dos ltimas expresiones se encuentra que Ra = 5 K yRb = 47.5 k, por lo tanto se selecciona Ra = 4.7 K y Rb = 47 K, de0.5W.

    5. Seleccin del transistor de potencia Q1. La potencia disipada por eltransistor Q1 est dada por:

    P = VCE * IC o bien P = (Vi - Vo)* ISC

    Este elemento debe ser capaz de disipar la potencia duranteun cortocircuito(V0 = 0), entonces:

    P = Vi * ISC sustituyendo valores P = (20)*(0.12) = 2.4 W

    6. Seleccin del transistor Q2 y la resistencia limitadora RSC . El transistor Q2se enciende cuando el voltaje entre base y emisor es igual a 0.6V, estevoltaje es igual a la cada de RSC provocada por la corriente de cortocircuito.

    RSC = VBE = 0.6 = 5ISC 0.12

    Seleccionar 4.7 , 1W,La corriente mxima en Q2 es ligeramente menor que la corriente de

    cortocircuito del amplificador 741, aproximadamente 25 mA. Por lo que eltransistor NPN 2N3904 es una buena seleccin.

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    EXP 204-5FIME, Depto. De Electrnica

    V.- PROCEDIMIENTO

    1. Implementar el circuito regulador serie de la figura 1. La resistencia de carga esvariable, inicie con un valor de 1 K. El voltaje de entrada ajstelo a su valornominal de 20 V.

    2. Ajuste el voltaje de referencia VREF a un valor de 1.2 V. Mida el voltaje de salidadel amplificador operacional para checar que no esta saturado ( se sabe que estasaturado si mide cerca del voltaje de entrada). De ser as revise las conexiones,ceque el transistor, amplificador operacional y realice nuevamente los pasos 1 y 2.

    3. Ajuste Rpot para obtener el voltaje de salida mnimo y registre su valor:

    V0 mn = _______________

    4. Ajuste Rpot para obtener el voltaje de salida mximo y registre su valor:

    V0 mx = _______________

    5. Con el propsito de medir la resistencia de salida del regulador, proceda de lasiguiente manera:

    El voltaje de entrada Vi se mantendr en su valor nominal de 20 V.

    Ajustar Rpot para obtener un voltaje de 10 V con RL = 1 K. Completar la siguiente tabla:

    RL V0 I0 = V0 / RL1 K680 470 150 100

    6. Con el propsito de medir el % de regulacin de lnea, proceda de la siguientemanera:

    Inicialmente ajuste para Vi = 20 V Ajuste el voltaje de salida a 10 V Fije la resistencia de carga en un valor para corriente nominal (100 mA), es

    decir, RL = 100 .

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    EXP204-6FIME, Depto. De Electrnica.

    Complete la siguiente tabla:

    Vi V0 IL = V0 / 10018 V19 V20 V21 V22 V

    7. Con el propsito de medir la corriente de cortocircuito, realice lo siguiente:

    Ajuste el voltaje de entrada Vi a 20 V.

    Coloque una resistencia de 10 , 1 W como carga para crear uncortocircuito y medir la corriente indirectamente. Mida el voltaje de CD en la resistencia de carga de 10 con el multmetro

    digital.

    VRL = _______________

    Elimine el cortocircuito y observe que el voltaje de salida regresa a su valornormal.

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    EXP204-7FIME, Depto. De Electrnica

    VI.- REPORTE.

    1. Grafique el comportamiento del voltaje de salida V0 contra la corriente de cargaI0. Use los datos de la tabla del paso 5 del procedimiento.

    2. De la grfica anterior determine los cambios totales en el voltaje y la corrientede salida.

    V0 = _______________I0 = _______________

    3. Con el resultado anterior calcule la resistencia de salida del regulador. Debe serun valor pequeo:

    R0 = V0I0

    4. Grafique la curva de regulacin, es decir el comportamiento del voltaje de salidacon respecto al voltaje de entrada Vi. Use los datos de la tabla del paso 6 delprocedimiento.

    5. De la grfica anterior determine los cambios totales en los voltajes de entrada ysalida.

    V0 = _______________Vi = _______________

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    EXP204-8FIME, Depto. De Electrnica.

    6. Determine el % de regulacin de lnea sabiendo que:

    factor de regulacin = % cambio de voltaje en carga% cambio de voltaje en lnea

    factor de regulacin = V0 VinominalVi V0nominal

    En donde: Vo nominal = 10V y Vi nominal = 20V

    7. Determine el valor de la corriente de cortocircuito medida indirectamente en elpaso 7 del procedimiento.

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    EXP204-9FIME, Depto. De Electrnica

    EXP205

    RESPUESTA DE LOS AMPLIFICADORES A LA BAJA FRECUENCIA

    I. OBJETIVOS.

    Graficar el comportamiento de la ganancia con respecto a la frecuencia. Medir la frecuencia de corte de un amplificador emisor comn. Medir las frecuencias de corte debidas a cada uno de los capacitores

    externos. Graficar el comportamiento de la impedancia de entrada con respecto a lafrecuencia.

    II. LISTA DE MATERIAL Y EQUIPO.

    1 Fuente de Alimentacin1 Osciloscopio1 Generador de seales1 Transistor NPN 2N3904

    1 Resistencia de 82 K, W1 Resistencia de 15 K, W1 Resistencia de 5.6 K, W1 Resistencia de 3.3. K, W1 Resistencia de 1.5 K, W1 Resistencia de 100 , W1 Capacitor 0.12 F, 50 V1 Capacitor 0.27 F, 50 V1 Capacitor 4.7 F, 50 V2 Capacitores 100 F, 50 V

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    EXP205-1FIME, Depto. De Electrnica.

    III.- CIRCUITO DEL EXPERIMENTO.

    Figura 1. Respuesta a la baja frecuencia de un EC

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    EXP205-2FIME, Depto. De Electrnica.

    IV.- TEORIA PRELIMINAR.

    Debido a que la impedancia de los Capacitores externos se incrementa amedida que la frecuencia de la seal disminuye, la ganancia de voltaje de unamplificador con acoplamiento capacitivo decrece. En el circuito de la figura 1 loscapacitores de acoplamiento C1 y C2 provocan cadas de voltaje muyconsiderables a bajas frecuencias, mientras que el capacitor de desacoplamientodel emisor Ce no acta como un cortocircuito para la resistencia Re.

    Se define rango de frecuencias medias aquel en donde la frecuencia es tal que loscapacitores externos actan como cortocircuito y por lo tanto, la ganancia devoltaje del amplificador es constante y su valor se denomina Am.

    El rango de frecuencias en donde la ganancia decrece con la disminucin de lafrecuencia se le llama rango de bajas frecuencias.

    La frecuencia de corte inferior es el valor de la frecuencia a la cual la gananciadisminuye al 0.707 de Am.

    Las siguientes ecuaciones pueden ser empleadas para la frecuencia de corteinferior, debida a cada capacitor actuando independientemente.

    f1(C1) =( ) 12

    1

    CRsRin+

    f2 (C2) =( ) 2102

    1

    CRR +

    fe(Ce) = ( )Ceq *Re21

    En donde:Rin = Rb// ( )[ ]eRhfehie '1++Ro = Rc

    Req = Re// ( )

    ++ hfeRbRseRhie //'

    La frecuencia de corte inferior f1 del amplificador ser la mayor de las tres(suponiendo que sus valores estn muy separados).

    NOTA: En los experimentos se pretende comprobar los fundamentos tericos.Por tal razn, los circuitos se disearon para manejar poca ganancia de voltaje.

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    EXP205-3FIME, Depto. De Electrnica

    V.- PROCEDIMIENTO.

    1. Armar el circuito amplificador emisor comn de la figura 1. Observe la polaridadde los capacitores electrolticos.

    2. Medir los siguientes voltajes de CD, con el propsito de determinar el punto deoperacin.VCC = ____________________ VC = ____________________

    VE = ____________________ VB = ____________________

    Ganancia Am a frecuencias medias

    3. Aplicar una seal Vi senoidal de 10 KHz, 200 mVp-p con el generador deseales. En el osciloscopio observe y mida los voltajes de las seales Vi y V0.

    Vi = ____________________ Vo = ____________________

    Despus de registrar los valores, observe que al variar la frecuencia la magnitudde Vo se mantiene constante.

    Ganancia contra Frecuencia.

    4. Disminuya la frecuencia de la seal de entrada en un rango de 10 Hz a 10 KHz.Tome lectura de Vo y Vi para cada frecuencia.

    Los valores siguientes se sugieren pero se pueden cambiar por otros.

    F (Hertz) Vi Vo Vo/Vi10K8K5K2K

    1K80060040030020010050

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    20

    EXP205-4FIME, Depto. De Electrnica

    Frecuencia de corte inferior F1.

    5. Determine experimentalmente la frecuencia de corte inferior del amplificador.Para ello, determine el valor de la frecuencia a la cual la ganancia es el 70.7% de

    Am.

    fL= ____________________

    Frecuencias de corte de cada capacitor.

    6. Determine f(C1) reemplazando los capacitores C2 y C3 por valores de 100 F.Aplique una frecuencia de 2 KHz, mida Vo luego disminuya la frecuenica hastaque Vo disminuya a un 70.7% de su valor. Mida la frecuencia f(C1).

    f(C1) =____________________

    7. Determine f(C2) reemplazando los capacitores C1 y Ce por valores de 100 F.Aplique una frecuencia de 5 KHz, mida Vo luego disminuya la frecuencia hastaque Vo disminuya a un 70.7% de su valor. Mida la frecuencia f(C2).

    F(C2) = ____________________

    8. Determine f(Ce) reemplazando los capacitores C1 y C2 por valores de 100 F.Aplique una frecuencia de 5 KHz, mida Vo luego disminuya la frecuencia hasta

    que Vo disminuya a un 70.7% de su valor. Mida la frecuencia f(Ce).

    f(Ce) = ____________________

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    EXP205-5FIME, Depto. De Electrnica.

    VI.- REPORTE

    1. Determine analticamente el punto de operacin del transistor del circuito de la

    figura 1.

    2. Determine analticamente la ganancia de voltaje a frecuencia media Am.

    3. Determine analticamente la frecuencia de corte provocada por cada capacitorexterno en forma independiente. Cual de ellas es la frecuencia de corte inferiordel amplificador?.

    4. Determina el valor experimental de la corriente de operacin con el resultadodel paso 2 del procedimiento.

    5. Calcule el valor experimental de la ganancia de voltaje a frecuencia media, conlos resultados del paso 3 del procedimiento.

    6. Construya la grfica de la respuesta a la baja frecuencia con los datos de la

    tabla del paso 4 del procedimiento. Grafique Vo / Vi contra frecuencia.

    7. Seale en la grfica anterior el valor de la frecuencia de corte inferior.

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    EXP205-6FIME, Depto. De electrnica

    8. Observe los valores obtenidos en los pasos 6, 7 y 8 del procedimiento.Determine cul es el capacitor que define la frecuencia de corte inferior delamplificador y porqu.

    9. Construya una tabla comparativa de los valores de:

    Ganancia de frecuencia media Frecuencia de corte inferior Punto de operacin

    Para los dos casos siguientes:

    Resultado analtico Resultado experimental

    .

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    EXP205-7FIME, Depto. De Electrnica.

    EXP206

    RESPUESTA DE LOS AMPLIFICADORES A LA ALTA FRECUENCIA

    I.- OBJETIVOS.

    Graficar el comportamiento de la ganancia con respecto a la frecuencia. Medir la frecuencia de corte.

    Medir las frecuencias de corte debidas a las capacitancias shunt. Demostrar el efecto de la capacitancia Miller en la frecuencia de corte

    superior.

    II.- LISTA DE MATERIAL Y EQUIPO.

    1 Osciloscopio1 Fuente de poder 1 Generador de seales1 Transistor NPN 2N39041 Resistencia de 82 K, W1 Resistencia de 15 K, W1 Resistencia de 5.6 K, W1 Resistencia de 3.3 K, W1 Resistencia de 1.5 K, W1 Resistencia de 100 , W1 Resistencia de 560 , W1 Resistencia de 56 , W1 Capacitor de 100 F2 Capacitores de 10 F

    3 Capacitores de 0.001 F

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    EXP206-1FIME, Depto. De Electrnica

    III.- CIRCUITO DEL EXPERIMENTO.

    Figura 1. Respuesta a la alta frecuencia de un EC

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    EXP206-2FIME, Depto. De Electrnica.

    IV.- TEORA PRELIMINAR.

    Cuando la frecuencia se incrementa, la impedancia de un capacitordisminuye. Esto puede ser la causa de que la ganancia de un amplificadordisminuya con el incremento de la frecuencia.

    Los transistores tanto bipolares como Fets contienen entre sus terminales unascapacitancias muy pequeas y estas son las que provocan que en elfuncionamiento en altas frecuencias la ganancia de los amplificadores disminuya,debido a que las capacitancias se comportan como cortocircuito.

    Se define rango de frecuencias medias aqul en donde la frecuencia es tal que los

    capacitores externos actan como cortocircuito y las capacitancias internas comocircuitos abiertos por lo que la ganancia de voltaje del amplificador es constante ysu valor se denomina Am.

    El rango de frecuencias en donde la ganancia decrece con el incremento d elafrecuencia se le llama rango de altas frecuencias.

    La frecuencia de corte superior es el valor de la frecuencia a la cual la gananciadisminuye al 0.707 de Am.

    Debido a que las capacitancias internas son muy pequeas y por lo tanto difciles

    de medir, en el circuito amplificador emisor-comn de la figura 1, se han instaladocapacitancias shunt artificiales con el propsito de investigar la respuesta a la altafrecuencia del amplificador. Lo anterior permite ganar experiencia en losproblemas asociados con tales capacitancias y sobre todo medir las frecuenciasde corte del amplificador.

    Las siguientes ecuaciones pueden ser empleadas para determinar la frecuenciade corte superior.

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    EXP206-3FIME, Depto. De Electrnica.

    fh(CT) = 21

    ( )RsRin // CT

    fh(CCE) =2

    1 ( )RlRo // CCE

    En donde:

    CT = CBE + CBC ( )lgmR '1+

    Rl = Rl // RC

    Rin = Rb // hie

    Ro = Rc

    La frecuencia de corte superior fh del amplificador ser la menor de las dos(suponiendo que sus valores estn muy separados).

    En los experimentos se pretende comprobar los fundamentos tericos. Por tal

    razn, los circuitos se disearon para manejar poca ganancia de voltaje y lascapacitancias externas para disminuir la frecuencia de corte superior. La seal deentrada se toma como un divisor de voltaje con el propsito de atenuar la seal desalida del generador.

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    EXP206-4FIME, Depto. De Electrnica.

    V.- PROCEDIMIENTO.

    Armado el circuito:

    1. Armar el circuito amplificador emisor-comn de la figura 1. Observe la polaridadde los capacitores electrolticos.

    Medicin del punto de operacin.

    2. Medir con el multmetro digital los siguientes voltajes de CD, con el propsito dedeterminar el punto de operacin.

    VCC = ____________________ VC = ____________________ VE = ____________________ VB = ____________________

    Ganancia Am a frecuencias medias.

    3. Aplicar una seal de entrada Vi senoidal de 1 KHz, 20 mVp-p, con la ayuda delgenerador de seales. En el osciloscopio observe y mida los voltajes de lasseales de entrada y salida Vi y Vo. Observe que al variar ligeramente lafrecuencia la magnitud de Vo se mantiene constante.

    Vi = ____________________

    Vo = ____________________Am = ____________________

    Ganancia contra frecuencia.

    4. Incremente la frecuencia de la seal de entrada en un rango de 1 KHz a 50KHz. Tome lectura de las amplitudes de los voltajes de entrada y salida Vo y Vipara cada frecuencia. Los valores siguientes se sugieren pero se pueden cambiarpor otros. Complete la siguiente tabla.

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    EXP206-5FIME, Depto. De Electrnica.

    F (Hertz) Vi Vo Vo/Vi1K2K4K8K9K10K11K12K13K15K20K

    40K50K

    Frecuencia de corte superior fh.

    5. Determine experimentalmente la frecuencia de corte superior del amplificador.Para ello determine el valor de la frecuencia a la cual la ganancia es el 70.7% de

    Am.fh = ____________________

    Frecuencia de corte de la capacitancia de entrada CT .

    6. Determine el valor de la frecuencia de corte debido al efecto de la capacitanciade salida f(CT). Remueva del circuito la capacitancia CCE , luego aplique unafrecuencia de 1 KHz, mida Vo y enseguida incremente la frecuencia hasta que Vodisminuya a un 70.7% de su valor. Mida la frecuencia f(CT).

    f(CT) = ____________________

    7. Determine el valor de la frecuencia de corte debida a la capacitancia de salidaf(CCE) quitando los capacitores CBC y CBE . Aplique una frecuencia de 1 KHz midaVo luego incremente la frecuencia hasta que Vo disminuya a un 70.7% de su

    valor. Mida la frecuencia f(CCE).

    f(CCE) = ____________________

    8. Determine la frecuencia de corte debida a la influencia de la capacitancia Miller.Quite las capacitancias CBC y CBE con el propsito de demostrar el efecto relativode la capacitancia Miller (debido a CBC) en comparacin con el capacitor deentrada CBE.

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    f(CM) = ____________________

    EXP206-6FIME, Depto. De Electrnica.

    VI. REPORTE.

    1. Determine analticamente la ganancia de ovltaje Vo/Vi a frecuencia media delamplificador de la figura 1. El divisor de voltaje no interviene.

    2. Determine analticamente las frecuencias de corte provocada por lacapacitancia total CT y de salida CCE , es decir, los valores de f(CT) y f(CCE)definidos en la teora preliminar. Cul de ellas determina la frecuencia superiorde corte fh.?

    3. Determine el valor experimental de la ganancia a frecuencia media Am, con losresultados del paso 3 del procedimiento.

    4. Construya la grfica de la respuesta a la alta frecuencia con los datos de latabla del paso 4 del procedimiento. Grafique Vo/Vi contra frecuencia.

    5. Seale en la grfica anterior el valor de la frecuencia de corte superior fh.

    6. Observe los valores de la frecuencia de corte obtenidas enn los pasos 6, 7 y 8

    del procedimiento. Determine cual de ellas es la que define la frecuencia de cortesuperior fh y porqu.

    7. Explique en qu consiste el efecto Miller.

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    EXP206-7FIME, Depto. De Electrnica.

    8. Construya una tabla comparativa de:

    Ganancia de frecuencia media Frecuencia de corte superior

    Para los dos casos siguientes:

    Resultado analtico Resultado experimental

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    EXP206-8FIME, Depto. De Electrnica.

    EXP207

    REGLAS DE FUNCIONAMIENTO EN OP-AMPS.

    I.- OBJETIVOS.

    Comprobar experimentalmente las reglas de funcionamiento lneas delamplificador lineal del amplificador operacional.

    Comprobar el funcionamiento de un amplificador inversor bsico.

    Comprobar el funcionamiento de un amplificador no inversor bsico. Medir las ganancias de voltaje de los amplificadores tanto en seal de CD

    como de CA. Utilizar un amplificador no inversor como un buffer de ganancia unitaria.

    II.- LISTA DE MATERIAL Y EQUIPO.

    1 Osciloscopio1 Generador

    1 Multmetro digital1 Fuente de poder 3 Amplificadores operacionales UA7412 Resistencias de 1 K, W3 Resistencias de 10 K, W1 Resistencia de 4.7 K, W1 Potencimetro de 1 K de precisin

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    EXP207-1FIME, Depto. De Electrnica.

    III.- CIRCUITO DEL EXPERIMENTO.

    Figura 1. Amplificadores lineales

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    EXP207-2FIME, Depto. De Electrnica.

    IV.- TEORA PRELIMINAR.

    Las reglas del funcionamiento lineal del amplificador operacional son dos:

    El voltaje de la terminal inversora automticamente se iguala al voltaje de laterminal no inversora. Debido a la retroalimentacin negativa.

    Las corrientes en terminales de entrada son igual a cero para todo finprctico. Esto es debido a la alta resistencia de entrada del amplificador.

    Las reglas se cumplen mientras exista una retroalimentacin y el voltaje de salidadel amplificador sea menor que el de saturacin.

    La etapa formada por el amplificador X1 y las resistencias R1, R2 y R3 de la figura1, corresponde a un amplificador inversor bsico, la expresin del voltaje de salidaest dada por:

    VD =1

    2

    R

    RVA

    La segunda etapa integrada por el amplificador X2 y las resistencias R4, R5 y R6forman un amplificador bsico. La expresin de su voltaje de salida es:

    VG =

    +

    5

    61

    R

    RVD

    Finalmente, el amplificador X3 est como un amplificador no inversor de gananciaunitaria, con una expresin de voltaje de salida dada por:

    VI = VH

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    EXP207-3FIME, Depto. De Electrnica.

    V.- PROCEDIMIENTO.

    1. Implementar el circuito de la figura 1.

    2. Para comprobar el funcionamiento del buffer, use el multmetro digital paramedir voltajes de CD en los puntos de H e I del circuito X3. Complete la siguientetabla ajustando el valor del voltaje VH mediante el potencimetro RP.

    VH VI VH/VI.4V.2V0V

    -.2V-.4V

    Se debe de cumplir que el voltaje de salida es prcticamente igual al de entrada.De no ser as, revise el circuito, cheque el amplificador operacional o cmbiele yrepita el procedimiento.

    3. Se comprobar simultneamente el funcionamiento de las etapas inversora y noinversora. Conecte la salida de X3 al punto A o entrada del amplificador lineal.

    Ajuste el RP para obtener un voltaje de entrada de +1V.

    VB = ____________________ VC = ____________________ VD = ____________________ VE = ____________________ VF = ____________________ VG = ____________________

    Debe de cumplirse lo siguiente:

    VB VC 0VD = negativoVD < VSATURACIN

    De ser as, X1 funciona bien.

    VF VEVG

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    EXP207-4FIME, Depto. De Electrnica.

    Si no funciona bien parte del circuito, revise conexiones, checar o cambiar elamplificador operacional y repetir el procedimiento.

    4. Complete la siguiente tabla midiendo los voltajes con el multmetro digital.

    VA VD VAG VD/VA VG/VD.4V.2V.1V0V

    -.1V-.2V-.4V

    Al terminar desconecte la lnea que une los puntos I con A.

    5. Use el generador de seales para aplicar en el punto A una seal senoidal de1 Vp-p y 2 KHz sin componente de CD. Con la ayuda del osciloscopio observe ymida las seales en los puntos A, D y G.

    VA = ____________________VD = ____________________VG = ____________________

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    EXP207-5FIME, Depto. De Electrnica.

    VI.- REPORTE.

    1. Mencione cul puede ser la utilidad de un amplificador buffer con ganancia devoltaje unitaria.

    2. Cul es la ganancia del amplificador inversor. Use los datos obtenidos en elpaso 4 del procedimiento. Determine tambin la ganancia terica y compararla.

    3. Cul es la ganancia del amplificador no inversor. Use los datos obtenidos en elpaso 4 del procedimiento. Determine tambin la ganancia terica y compararla.

    4. de los resultados obtenidos en el paso 5 del procedimiento, determine laganancia de CA de los amplificadores inversor, no inversor y global.

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    EXP207-6FIME, Depto. De Electrnica.

    EXP208

    CONVERTIDOR DE VOLTAJE A CORRIENTE

    I. OBJETIVOS.

    Disear un convertidor de voltaje a corriente Calibrar el circuito convertidor. Obtener la funcin de transferencia del convertidor.

    II.- LISTA DE MATERIAL Y EQUIPO.

    1 Multmetro digital1 Fuente de poder 3 Amplificador operacional UA7412 Transistores JFET 2N39041 Transistor JFET 2N59511 Diodo Zener de 5.2 V, 13W2 Resistencias de 10 K1 Resistencia de 100

    2 Potencimetros lineales de 10 K1 Potencimetro lineal de 250

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    EXP208-1FIME, Depto. De Electrnica.

    III.- CIRCUITO DEL EXPERIMENTO.

    Figura 1. Convertidor de voltaje a corriente

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    EXP208-2FIME, Depto. De Electrnica.

    IV.- TEORA PRELIMINAR.

    Ecuacin de la corriente de salida.

    El voltaje en el nodo A es igual a:

    VA =2

    1* (VIN + VREF )

    En el nodo B se tienen que:

    VB = Io * Rx VB = VA

    Por lo que la expresin de Io es:

    Io =Rx2

    1VIn +

    Rx

    VREF

    2

    Diseo del convertidor:

    Disearemos un convertidor de 0-5 V a 4-20 mA. Con estos datos y la ecuacin deIo se obtiene:

    4 = 0 +Rx

    VREF

    220 =

    Rx2

    15 +

    Rx

    VREF

    2

    De donde se obtienen:Rx = 156 VREF = 1.25 V

    Valor de RL mximo.

    Del circuito colector emisor de Q2 se tienen que: VCC = Io * RL + VCE + Io * Rx.

    El valor crtico de RL se determina cuando Io = 20 mA y V CE 1 V el voltaje de

    saturacin. 12 = 20 RL + 1 + 20 (0.156)RL = 394

    Este valor se puede incrementar si se cambia el valor del voltaje de la fuente dealimentacin.

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    EXP208-3FIME, Depto. De Electrnica.

    Voltaje de referencia:

    El circuito formado por el JFET J1, el diodo Zener DZ, el potencimetro RP y elamplificador buffer X2, constituyen una fuente de referencia de voltaje simple yajustable donde 0 V al voltaje nominal del Zener.

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    EXP208-4FIME, Depto. De Electrnica.

    V.- PROCEDIMIENTO.

    1. Implementar el circuito convertidor de voltaje a corriente mostrado en la figura 1.Antes de energizar ajuste el potencimetro Rx a un valor aproximado a 156 .

    2. Ajuste el voltaje de referencia a un valor inicial de 1.25 V. Use el multmetrodigital y realice el ajuste mediante el potencimetro RP.

    3. Aterrice la entrada V iN. Mida la corriente de salida directamente con elmultmetro digital o indirectamente leyendo el voltaje en RL. La corriente debe deser cercana a los 4 mA. Modifique ligeramente el valor del voltaje de referenciahasta observar que la corriente de salida sea de 4 mA.

    4. Haga uso del circuito buffer X3 para obtener un voltaje de entrada V iN igual a 5Vya conectado. La corriente de salida debe de ser cercana a 20 mA. Modifiqueligeramente el valor de Rx para ajustar la corriente de salida a 20 mA.

    5. Repita los pasos 3 y 4 dos o tres veces hasta lograr la estabilizacin de losvalores de la corriente de salida.

    6. complete la siguiente tabla:

    VIn 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0Io

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    EXP208-5FIME, Depto. De Electrnica.

    VI.- REPORTE.

    1. Explique el principio de operacin de la fuente de referencia formada por J1,DZ, RP y X2.

    2. Determine con mayor detalle la expresin de la corriente de salida delconvertidor.

    3. Con los datos de la tabla del paso 6 del procedimiento, grafica corriente desalida contra voltaje de entrada.

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    EXP208-6FIME, Depto. De Electrnica.

    EXP209

    AMPLIFICADORES, INTEGRADOR Y DIFERENCIADOR NO INVERSOR

    I.- OBJETIVO.

    Comprobar el caso del amplificador operacional como un circuito integradory diferenciador no inversor.

    II.- LISTA DE MATERIAL Y EQUIPO.

    1 Osciloscopio1 Generador de seales1 Fuente de alimentacin2 Amplificadores operacionales UA7417 Resistencias de 10 K3 Capacitores de 0.1 F, 50 V

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    EXP209-1FIME, Depto. De Electrnica.

    III.- CIRCUITO DEL EXPERIMENTO.

    Figura 1. Amplificador integrador y diferenciador no inversor

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    EXP209-2FIME, Depto. De Electrnica.

    IV.- TEORA PRELIMINAR.

    a) Anlisis del circuito integrador.

    El voltaje en el nodo A es igual a del voltaje de salida y adems es igual alvoltaje del nodo B.

    VA = VB =2

    Vo

    De la suma de corrientes en el nodo B se tiene que:

    R

    VBVi +

    R

    VBVo = IC

    Sustituyendo en esta ltima ecuacin el valor de VB, se determina:

    IC =R

    Vi

    La corriente del capacitor tambin es igual a: IC = SCVB

    Por lo que es fcil demostrar que: Vo =RC

    2S

    Vi

    En el dominio del tiempo, la ecuacin se convierte en:

    Vo =RC

    2

    Vidt

    b) Anlisis del circuito diferenciador.

    De una manera muy similar se puede que en el circuito del amplificador X2.IR = SCVi

    Y adems que:

    IR =R

    VB=

    R

    Vo

    2

    Por lo que la experiencia del voltaje de salida es: Vo = 2RCSVi

    En el dominio del tiempo:

    Vo = 2RCdt

    dVi

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    EXP209-3FIME, Depto. De Electrnica.

    c) Diseo de un amplificador integrador.

    Supongamos que la seal de entrada es una onda cuadrada de 5 Vp-p ( Vm=2.5V) y 1000 Hz. El diseo del amplificador consiste en determinar los valores de R yC.

    Consideramos como criterio de diseo:RC = TRC = 0.001s

    Si seleccionamos C = 1 F, resulta R = 0.001 . A continuacin seleccionamos unfactor de escala por ejemplo 10 E7 y los valores nuevos para R y C sern:R = 0.001 E7 = 10 K

    C =

    ( )710

    1

    E

    = 0.1 F

    Forma de la seal de salida.

    La integral de una onda cuadrada es una onda triangular. La amplitud de la ondatriangular se puede determinar de la siguiente forma:

    Am =RC

    2

    Vidt mx

    La integral es mxima es t = T/2 y es igual al rea bajo la curva, en que:

    Am =RC2

    2TVm

    d) Diseo de un amplificador diferenciador.

    Supongamos que la seal de entrada es una onda triangular de 2.5 Vp-p(Vm=1.25V) y 1000 Hz. El diseo del diferenciador consiste en determinar losvalores de R y C.

    Consideremos como crieterio de diseo: RC = TDe tal manera que para T = 0.001 s, una solucin igual a la del amplificador

    integrador es adecuada.R = 10 KC = 0.1 F

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    EXP209-4FIME, Depto. De Electrnica.

    Forma de la seal de salida:

    La derivada de una onda triangular es una onda cuadrada. La derivada es igual ala pendiente de la seal.

    Pendiente =

    4

    2

    T

    Vm

    =T

    Vm2

    De tal manera que la amplitud de la onda cuadrada:

    Am = 2RC

    dt

    dVi

    Am = 2RCT

    Vm2

    Am = 4T

    RCVm

    Para la frecuencia de diseo:

    Am = 4Vm

    Am =RC

    VmT

    Lo que significa que la amplitud es igual a Vm para el caso de T = RC en 1000 Hz.

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    EXP209-5FIME, Depto. De Electrnica.

    V.- PROCEDIMIENTO.

    1. Implementar el circuito amplificador integrador de la figura 1.

    2. Use el generador de seales para aplicar una seal cuadrada de 1000 Hz y 5Vp-p sin componente de CD. Use el osciloscopio (modo de CD) para observarsimultneamente las seales de entrada y de salida.

    3. Dibuje las formas de onda de las seales de entrada y de salida, registre lasamplitudes.

    Vo = ____________________ Vi = ___________________

    4. Complete la siguiente tabla:

    F (Hz) 500 1000 2000Vi p-p 5 5 5Vo p-p

    5. Implementar el circuito diferenciador de la figura 1.

    6. Use el generador de seales para aplicar una seal triangular de 1000 Hz y 2.5Vp-p. Use el osciloscopio (modo CD) para observar simultneamente las sealesde entrada y de salida.

    7. Dibuje las formas de onda de las seales de entrada y de salida, registre lasamplitudes.

    Vo =____________________ Vi = ____________________

    8. Complete la siguiente tabla:

    F(Hz) 500 1000 2000Vi p-p 2.5 2.5 2.5Vo p-p

    9. Conecte la salida del integrador a la entrada del diferenciador y aplique unaseal de entrada cuadrada de 1000 Hz y 5 Vp-p. Observe las seales en lassalidas de cada amplificador.

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    EXP209-6FIME, Depto. De Electrnica.

    VI.- REPORTE.

    a) Amplificador Integrador.

    1. Demuestre con mayor detalle la expresin del voltaje de salida del amplificadorintegrador de la figura 1.

    2. Observe los valores de la tabla del paso 4 del procedimiento. Explique como secomporta la amplitud del voltaje de salida con respecto a la frecuencia.

    3. Determine analticamente la amplitud del voltaje de salida del amplificadorintegrador, para las tres frecuencias: 500,1000 y 2000 Hz.

    4. Qu sucede si se aplica como voltaje de entrada un voltaje constante de CD.

    EXP209-7

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    FIME, Depto. De Electrnica.b) Amplificador Diferenciador:

    5. Demuestre con detalle la expresin del voltaje de salida del amplificadordiferenciador de la figura 1.

    6. Observe los valores de la tabla del paso 8 del procedimiento. Explique cmose comporta la amplitud del voltaje de salida con respecto a la frecuencia.

    7. Determine analticamente la amplitud del voltaje de salida del amplificador paralas tres frecuencias: 500,1000 y 2000 Hz.

    8. Qu sucede con una seal de entrada de muy alta frecuencia. Cmo es laamplitud de la seal de salida.

    EXP209-8

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    FIME, Depto. De Electrnica.

    EXP210

    AMPLIFICADOR DIFERENCIAL

    I.- OBJETIVOS.

    Investigar el comportamiento del amplificador operando en modo diferencialy en modo comn.

    Determinar la razn de rechazo de modo comn CMRR

    II.- LISTA DE MATERIAL Y EQUIPO.

    1 Fuente de alimentacin1 Osciloscopio1 Generador de seales3 Transistores NPN 2N39042 Resistencias 5.6 K, W

    2 Resistencias 10 K, W1 Resistencia 15 K, W1 Resistencia 1.5 K, W1 Resistencia 470 , W2 Capacitores de 100 F, 50 V1 Potencimetro de 1 K

    EXP210-1

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    FIME, Depto. De Electrnica.III.- CIRCUITO DEL EXPERIMENTO.

    Figura 1. Amplificador Diferencial.

    EXP210-2

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    FIME, Depto. De Electrnica.IV.- TEORA PRELIMINAR.

    El amplificador diferencial es un circuito amplificador de acoplamientodirecto optomizado para amplificar la diferencia de dos seales de voltaje.Implementando con transistores bipolares consiste de dos emisores comunes conlos emisores acoplados directamente. El circuito de la figura 1 incluye resistenciasvariables entre los emisores con el propsito de lograr un balance en el punto deoperacin. Adems incluye una fuente de corriente constante implementadamediante el transistor Q3, con el fin de rechazar las seales de modo comn.

    El amplificador diferencial amplifica la diferencia de los voltajes de entrada V1 yV2. La salida se toma de los colectores de Q1 o Q2. La operacin anterior sedenomina modo diferencial.

    Cuando una seal de voltaje se aplica simultneamenmente en las entradas V1 yV2, la salida es una seal de poca amplitud ya que el amplificador rechaza estetipo de seales. Esta operacin se le llama modo comn.

    En los experimentos se pretende comprobar los fundamentos tericos. Por talrazn, el circuito se dise para manejar poca ganancia de voltaje y as podercomprobar de una manera simple el principio de operacin del amplificadordiferencial.

    EXP210-3FIME, Depto. De Electrnica.

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    V.- PROCEDIMIENTO.

    1. Implementar el circuito amplificador diferencial de la figura 1.

    2. Con V1 y V2 conectados a 0 volts (aterrizados), conecte el multmetro digitalentre las salidas V01 y V02 para leer volts de C.D. Ajuste el potencimetro de1K hastaque la lectura del voltaje sea de 0 volts. A este procedimiento se ledenomina balanceo del amplificador.

    3. Una vez balanceado el amplificador proceda a medir el punto de operacin.Utilice el multmetro digital para medir los voltajes de C.D. con respecto a tierra.Registre los siguientes valores.

    VCC = _______________ Vee = _______________ V01 = _______________ V02 = _______________

    VE1 = _______________ VE2 = _______________ VC3 = _______________ VB3 = _______________ VE3 = _______________

    4. Efecte los ajustes necesarios para fijar V2 en 0 volts, V1 en 200 mVp-p y 1000Hz (onda senoidal mediante el generador de seales). Observe simultneamente ymida en el osciloscopio las seales de salida V01 y V02. Grafique las formas deonda y ponga especial atencin en el desfasamiento que existe entre las dosseales. Registre las siguientes amplitudes:

    V1 = _______________ V01 = _______________ V02 = _______________

    5. Repita el paso anterior ajustando V1 a 0 volts y V2 a 200 mVp-p y 1000 Hz.

    V1 = _______________ V01 = _______________ V02 = _______________

    6. Aplique simultneamente una seal senoidal de 4 Vp-p y 1000 Hz a lasentradas V1 y V2 (juntas). Observe y mida en el osciloscopio las seales de salidaV01 y V02 ( deben de ser pequeas). Grafique las formas de onda y pongaespecial atencin en el hecho de que no existe desfasamiento entre las dosseales. Registre los valores de las siguientes amplitudes:

    V1 = _______________ V01 = _______________ V02 = _______________

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    FIME, Depto. De Electrnica.VI.- REPORTE.

    1. Determine analticamente el punto de operacin de los transistores del circuitoamplificador diferencial de la figura 1.

    2. Determine analticamente el valor de la ganancia de modo diferencial del mismocircuito. El colector de Q3 est a un potencial de 0 V de C.A.

    3. Explique porqu es necesario efectuar el balanceo del amplificador diferencial.

    4. Con los valores obtenidos en el paso 3 del procedimiento, determine la corrientedel punto de operacin de los tres transistores.

    5. Con los resultados obtenidos en los pasos 4 y 5 del procedimiento, determine laganancia de voltaje de modo diferencial.

    6. Con los resultados obtenidos en el paso 6 del procedimiento, determine laganancia de modo comn.

    7. Determine la razn de rechazo de modo comn.

    EXP210-5

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    FIME, Depto. De Electrnica.