Ao Electronica.docx

UNIVERSIDAD de las fuerzas armadas “espe” SEDE - LATACUNGA

INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA Integrantes: Vicente Álvarez Erick Andrade José rodríguez TEMA: AMPLIFICADORES OPERACIONALES DOCENTE: ING. Daniel galarza

2018

Tema: Amplificadores Operacionales. Objetivos: 

Armar circuitos con el amplificador operacional en diferentes configuraciones de amplificación.  Comprobar valores de ganancia de voltaje dentro de las diferentes configuraciones.  Revisar la acción amplificadora en corriente alterna del amplificador operacional.  Comprobar la inversión de sentido de la onda sinusoidal a la salida del amplificador. Materiales:  Fuente de alimentación DC.  Multímetro.  Proto Board.  Amplificador Operacional 741.  Resistencias.  Cable de conexión. Introducción: Amplificador Operacional

Es un dispositivo amplificador cuyas características de funcionamiento se aproximan a las de un amplificador ideal: ganancia infinita, salida nula en ausencia de la señal de entrada, impedancia de entrada infinita, impedancia de salida cero, ancho de banda infinito y tiempo de subida nulo. Las características de un Amplificador Operacional real se diferencian de las de un ideal. Un Amplificador Operacional típico está caracterizado por las siguientes propiedades: elevada ganancia en tensión, alta impedancia de entrada, ancho de banda amplio, baja tensión de offset, mínima distorsión, nivel de ruido reducido, etc.

Figura 1. Pines principales

Amplificador Inversor En este circuito, la entrada V(+) está conectada a masa y la señal se aplica a la entrada V(-) a través de R1, con realimentación desde la salida a través de R2. La entrada V(-) es un punto de tierra virtual, ya que está a un potencial cero.

Figura 2. Diseño Amplificador Operacional Inversor Amplificador no Inversor Como observamos, la tensión de entrada, se aplica al pin positivo, pero como conocemos que la ganancia del amplificador operacional es muy grande, el voltaje en el pin positivo es igual al voltaje en el pin negativo y positivo, conociendo el voltaje en el pin negativo podemos calcular la relación que existe entre el voltaje de salida con el voltaje de entrada haciendo uso de un pequeño divisor de tensión.

Figura 3. Diseño Amplificador Operacional No Inversor Seguidor de tensión o Buffer En la figura, se puede apreciar que la señal de salida, se aplica a la entrada no inversora en realimentación total, lo que según el criterio anterior, la señal Ve de entrada es similar al de salida, con lo cual no existe amplificación, lo que aparentemente no tiene sentido, sin embargo tiene su aplicación en los conversores de impedancia ya que toma la señal del circuito anterior, presentando una alta impedancia y entrega una impedancia prácticamente nula al circuito de carga.

Figura 1. Diseño Amplificador Operacional Seguidor de Linea Sumador El sumador inversor, es una aplicación práctica de la característica de tierra virtual en el nudo suma, en la entrada V(-) del amplificador inversor. Este es de los circuitos que probablemente sea el más utilizado, el amplificador sumador. En el sumador inversor, la suma algebraica de las tensiones de cada entrada multiplicado por el factor de ganancia constante, se obtiene en la salida.

Figura 4. Diseño Amplificador Operacional Sumador

Actividades por desarrollar: Para los enunciados 1,2 y 3 usar una entrada de 1.5V DC y 500mV AC. 1. Realizar un amplificador inversor que proporcione una salida del doble de voltaje que la entrada.

Figura N-1 Datos: Rf=20k -- R1=10K –V(DC)=1.5 – V(AC)=500mv 

Calculamos la ganancia − 𝑅𝑓 𝑅1 − 20𝑘 𝐴= 10 𝑘 𝐴=2 𝐴=





Calculamos el Vout 𝑉𝑜𝑢𝑡 = 𝐴 ∗ 𝑉𝑖𝑛𝑡 𝑉𝑜𝑢𝑡 = 2 ∗ 1.5𝑣 𝑉𝑜𝑢𝑡 = 3𝑣 Calculamos Av 𝑉𝑜𝑢𝑡 = 𝑉(𝐴𝐶) ∗ 𝐴𝑣 𝑉𝑜𝑢𝑡 𝐴𝑣 = 𝑉(𝐴𝐶) 1.5 𝐴𝑣 = 500𝑚 𝐴𝑣 = 3

Ganancia Voltaje (Vo)

Calculados 2 3[V]

Medidos 1.20[mA] 2.43[V]

2. Realizar un amplificador no inversor en el cual obtenga una salida del triple de voltaje de entrada.

Datos: Rf=1k -- R1=5K –V(DC)=1.5 – V(AC)=500mv 

Calculamos el Vout 𝑉𝑜𝑢𝑡 = 𝐴 ∗ 𝑉𝑖𝑛𝑡 𝑅𝑓 𝑉𝑜𝑢𝑡 = ( + 1) ∗ 𝑉𝑖𝑛𝑡 𝑅1 2𝑘 𝑉𝑜𝑢𝑡 = ( + 1) ∗ 1.5 1𝑘 𝑉𝑜𝑢𝑡 = 4.5



Calculamos A1 y A2

𝑉𝑜 − 𝑉1 𝑅𝑓 4.5 − 1.5 𝐴1 = 1𝑘 𝐴1 = 3𝑚𝐴 𝐴1 =

𝑉1 𝑅𝑓 5 𝐴1 = 1𝑘 𝐴1 = 1.5𝑚 𝐴2 =

Calculados 4.5[V]

Voltaje (Vout)

Medidos 0.64[V]

3. Realizar un amplificador de 3 etapas con ganancias de -2, 10, y -5. Aplicar un voltaje de 350mV DC a la entrada.



Calculamos la ganancia AT

𝐴𝑇 = 𝐴1 ∗ 𝐴2 ∗ 𝐴3 𝐴𝑇 = (10) ∗ (−2) ∗ (−5) 



𝐴𝑇 = 100 Calculamos el Vout 𝑉𝑜𝑢𝑡 = 𝐴𝑇 ∗ 𝑉𝑖𝑛𝑡 𝑉𝑜𝑢𝑡 = 100 ∗ 350𝑚𝑣 𝑉𝑜𝑢𝑡 = 35𝑣 Calculamos R1 𝑅𝑓 𝐴1 = ( + 1) 𝑅1 𝑅1 = (

𝑅𝑓 ) 𝐴1 − 1

𝑅1 = (

200𝐾 ) 10 − 1

𝑅1 = 22.22𝐾



CALCULAMOS R2 𝐴2 = (−

𝑅𝑓 ) 𝑅2

−200𝐾 ) −2 𝑅2 = 100𝐾

𝑅2 = (



CALCULAMOS R3 𝐴3 = (− 𝑅3 = (

𝑅𝑓 ) 𝑅3

−200𝐾 ) −5

𝑅3 = 40𝐾

Voltaje (Vo1) Voltaje (Vo2) Voltaje (Vo3)

Calculados 3.5 [V] -7[V] 35[V]

Medidos 14.81[V]

Conclusiones: 

Se ha verificado el comportamiento de la tensión y corriente en las diferentes configuraciones de amplificación.  Determino los valores de ganancia en cada una de las diferentes configuraciones.  Se revisó la amplificación de corriente alterna.  Utilizamos Amplificadores Operacionales para la inversión del sentido de la onda sinusoidal. Recomendaciones:   

Revisar las conexiones antes de alimentar el circuito. Cuidar los equipos utilizados en los experimentos. Revisar la escala de medición.

Referencia Bibliográfica:



[2] J. Estrada. (2003, Julio 17). Electrónica (3ra ed.) [Online]. Available: https://unicrom.com/diodo-semiconductor/



[3] P. Denzil Electrónica de los semiconductores, 2nda Ed. Universidad Católica de Córdoba, Argentina, Sistema de Bibliotecas (2015, Octubre 10).

Anexos: