Amplificador_operacional_sumador_restado Informe.docx

AMPLIFICADOR OPERACIONAL SUMADOR/RESTADOR Cristian Fabian Rojas Diaz Cundinamarca, Fundación Universitaria los Libertadores Bogotá, Colombia [email protected]

I. RESUMEN: En este laboratorio pondremos en práctica un sumador inversor y un restador inversor donde en este caso será solo con dos señales pero se podrá realizar con n señales para así poder obtener una sola señal a la salida. Los amplificadores operacionales son circuitos semiconductores cuyas características de funcionamiento los hacen muy versátiles y con ellos se pueden resolver diversos tipos de problemas relacionados con el procesamiento de señales electrónicas. Mediante este laboratorio podremos conocer más acerca de este elemento que ha sido importante en el progreso de la electrónica en el mundo.

ABSTRACT: In this lab we will implement an adder and a subtractor investor investor which in this case is only two signals but can be made with n signals in order to obtain a single output signal. Operational amplifiers are semiconductor circuits whose performance characteristics make them very versatile and can solve

various types of problems related to electronic signal processing. Through this lab we will learn more about this element that has been important in the progress of electronics in the world. OBJETIVO GENERAL: 

Conocer el funcionamiento de un amplificador.

II. Ganancia en lazo abierto: La ganancia del AO a lazo abierto esta en alrededor de 200 V/mV es decir aproximadamente 200.000, y la resistencia de entrada esta en alrededor de 200 K ohms. tension en modo común: 70-90 dB. Tension Offset: 6.0 mV Corriente Ofsset: 200 nA. Corriente de polarizacion de entrada: 500 nA. Slew rate: 0.5 - V/µs. Relación de rechazo en modo común: 70-90 dB. Si no existe realimentación la salida del A. O. será la resta de sus dos entradas multiplicada por un factor. Este factor suele ser del orden de

100.000(que se considerará infinito en cálculos con el componente ideal). Por lo tanto si la diferencia entre las dos tensiones es de 1V la salida debería ser 100.000 V. Debido a la limitación que supone no poder entregar más tensión de la que hay en la alimentación, el A. O. estará saturado si se da este caso. Esto será aprovechado para su uso en comparadores, como se verá más adelante. Si la tensión más alta es la aplicada a la patilla + la salida será VS+, mientras que si la tensión más alta es la del pin - la salida será la alimentación VS-.

Se coloca negativa la resistencia para determinar que el voltaje de salida es negativo porque por eso mismo se dice que es un inversor. Este elemento nos sirve para mezclar diferentes frecuencias sonoras, se determina que los voltajes de entrada son sumados y que el voltaje de salida es la suma de los voltajes de entrada invertidos.

A.O RESTADOR IVERSOR

A.O SUMADOR INVERSOR

Figura 2. AO Restador Inversor. Figura 1. AO Sumador Inversor.

Esta configuración nos sirve para realizar una suma algebraica de cada uno de los voltajes que están conectadas con la entrada inversora del amplificador operacional, los voltajes se encuentran con un factor de ganancia constante, la fórmula para poder identificar el voltaje de salida está determinada por la siguiente ecuación:

Este amplificador usa ambas entradas invertida y no invertida con una ganancia de uno, para producir una salida igual a la diferencia entre las entradas. Es un caso especial del amplificador diferencial. Se pueden elegir también las resistencias para amplificar la diferencia, la fórmula para poder identificar el voltaje de salida está determinada por la siguiente ecuación:

Ecuacion 1. Ganancia AO Restador Inversor. Ecuacion 1. Ganancia AO Sumador Inversor.

SUMADOR INVERSOR III. RESTADOR INVERSOR El circuito a implementar en este laboratorio se realizó un A.O LM741 en configuración restador inversor como el que observamos en la figura 2. Procedemos a realizar e implementar el circuito con el LM741 y las 3 resistencias que serían del mismo valor, a cada entrada se asignan una señal. En el osciloscopio visualizamos las siguiente señales siendo la amarilla la de entra y la blanca la de salida.

Imagen 1. Señal visualizada en el osciloscopio.

El circuito a implementar en este laboratorio se realizó un A.O LM741 en configuración sumador inversor como el que observamos en la figura 1. Procedemos a realizar e implementar el circuito con el LM741 y las 3 resistencias que serían del mismo valor, a cada entrada se asigna una señal que se sumaran dependiendo de cuantas sean ya que pueden ser n señales pero solo se obtendrá 1 salida. En este caso solo utilizaremos dos entradas que no las asignara el generador de señales. Utilizaremos dos señales senosoidales una de 1 KHz y 1 Vpp, la otra señal a utilizar será de 50 KHz y 50 mVpp. Obtendremos en el osciloscopio la siguiente señal siendo la amarilla de entrada y la blanca de salida, sumador inversor aun si sumarle la la segunda señal de entrada visualizamos lo siguiente:

Imagen 2. Señal visualizada en el osciloscopio. Imagen 3. Señal visualizada en el osciloscopio.

En la siguientes imágenes podremos visualizar el resultado de la señal sumada:

IV. La respuesta a la pregunta de cómo no afectan la una a la otra. La corriente de entrada es tan baja (0,08 microamperios para el 741, picoamperios si el op-amp tiene entradas FET), la corriente en A debe ser cero, de modo que:

Imagen 4. Señal visualizada en el osciloscopio. Ecuación 3.

Que para resistencias iguales viene a ser: Ecuación 4.

A continuación veremos la configuración restador: Imagen 5. Señal visualizada en el osciloscopio.

En la siguiente imagen visualizaremos la señal que aplicamos desde el generador de señales:

Figura 3. Restador inversor.

V. Imagen 6. Vpp que nos arroja el gneerador.

CONCLUSIONES 

El sumador nos sirve cuando necesitemos combinar frecuencias sonoras.



Con el sumador no inversor hecho a partir del sumador inversor y el inversor podemos facilitar el resultado.



El restador nos puede servir para comparar voltajes en nuestros circuitos.



Los amplificadores operacionales con estas configuraciones nos da una ganancia estable.





BIBLIOGRAFIA Amplificadores operacionales y circuitos integrados lineales. - robert f coughlin. Amplificadores operacionales Arthur B. Williams.

VI.

REFERENCIAS

Autor: Katarzyna Leijten-Nowak and Jef L. van Meerbergen. Titulo: Applying the adder inverting property in the design of cost-efficient reconfigurable logic. Published in: Circuits and Systems, 2001. MWSCAS 2001. Proceedings of the 44th IEEE 2001 Midwest Symposium on (Volume:1 ) Date of Conference: 2001 Page(s): 434 - 437 vol.1 Meeting Date : 14 Aug 2001-17 Aug 2001.

Autor: Aamir A. Farooqui’, Vojin G. Oklobdzija’s2 , Farzad Chechrazi. Titulo: Multiplexer based adder for media signal processing. Published in:VLSI Technology, Systems, and Applications, 1999. International Symposium on. Date of Conference: 1999. Page(s): 100 – 103. Meeting Date : 08 Jun 1999-10 Jun 1999.

Autor: Gin Yee and Carl Sechen. Titulo: Clock-delayed domino for adder and combinational logic design. Published in: Computer Design: VLSI in Computers and Processors, 1996. ICCD '96. Proceedings., 1996 IEEE International Conference on. Date of Conference: 7-9 Oct 1996. Page(s): 332 – 337. Meeting Date : 07 Oct 1996-09 Oct 1996

Autor: Neil Burgess. Titulo: Fast Ripple-Carry Adders in Standard-Cell CMOS VLSI. Published in: Computer Arithmetic (ARITH), 2011 20th IEEE Symposium on. Date of Conference: 25-27 July 2011. Page(s): 103 – 111.

Autor: M. Nadi Senejani, M. Hosseinghadiry, M. Miryahyaei. Titulo: Low Dynamic Power High Performance Adder. Published in: Future Computer and Communication, 2009. ICFCC 2009. International Conference on. Date of Conference: 3-5 April 2009. Page(s): 482 – 486.

Autor: M. Nadi Senejani, M. Hossein Ghadiry. Titulo: Low dynamic power high performance adder.

Published in: CAD Systems in Microelectronics, 2009. CADSM 2009. 10th International Conference - The Experience of Designing and Application of. Date of Conference: 24-28 Feb. 2009. Page(s): 242 – 245.

Autor: Victor Navarro–Botello, Juan A. Montiel–Nelson, Saeid Nooshabadi. Titulo: Fast adder design in dynamic logic. Published in: Circuits and Systems, 2007. MWSCAS 2007. 50th Midwest Symposium on. Date of Conference: 5-8 Aug. 2007. Page(s): 851 – 854.

Titulo: Multiple-input neuron MOS operational amplifier for voltage-mode multivalued full adders.

Published in: Circuits and Systems II: Analog and Digital Signal Processing, IEEE Transactions on (Volume:45 , Issue: 9 ). Date of Publication: Sep 1998. Page(s): 1307 – 1311.

Autor: W. W. Goldsworthy. Titulo: Semilogarithmic Amplifier System. Published in: Nuclear Science, IEEE Transactions on (Volume:12 , Issue: 1). Date of Publication: Feb. 1965. Page(s): 336 – 345.

Autor: Po-Chiun Huang, Yi-Huei Chen, and Chorng-Kuang Wang, Member, IEEE. Titulo: A 2-V 10.7-MHz CMOS limiting amplifier/RSSI. Published in: Solid-State Circuits, IEEE Journal of (Volume:35 , Issue: 10 ). Date of Publication: Oct. 2000. Page(s):1474 – 1480.