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ELECTRÓNICA ANÁLOGA

FASE TRES PRESENTAR SOLUCIÓN AL PROBLEMA DEL MEZCLADOR DE SEÑAL CON AMPLIFICADOR OPERACIONAL

Presentado a: Jairo Luis Gutiérrez Tutor

Entregado por: Yesid Alfonso Sánchez Díaz – Código 1061710773

Grupo: 243006_19

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA - UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, INGENIERIAS Y TECNOLOGIAS CURSO DE ELECTRÓNICA ANÁLOGA ABRIL, 2019

2 Tabla de contenido 1. Fase uno - Presentar solución al problema del mezclador de señal con amplificador operacional ...................................................................................................................................... 3 2.1 Fundamentación teórica (Primer Semana) ............................................................................ 4 2.2 Argumentación (Segunda Semana) ....................................................................................... 4 2.2.1 Identifique el tipo configuración del amplificador U1:B, calcule el valor de R5 para que tenga una ganancia de 2 y el valor de voltaje de salida. ................................................... 4 2.3 Solución (Tercer semana)...................................................................................................... 5 2.3.1. Amplitud de la señal de salida del amplificador U1: B. ................................................ 6 2.3.2. Amplitud de la señal de salida del amplificador U1: C. ................................................ 7 2.3.3. Amplitud de la señal de salida del amplificador U1: D. ................................................ 8 2.3.4. Amplitud de la señal de salida del amplificador U1: A. ................................................ 9 2. Referencias bibliográficas ......................................................................................................... 10

3 1. Fase uno - Presentar solución al problema del mezclador de señal con amplificador operacional Suponga que trabaja para una compañía que diseña, prueba, fabrica y comercializa instrumentos electrónicos. Su tercera asignación es presentar trabajando en equipo con cuatro compañeros, una solución llamada mezclador de señal con Amplificador Operacional (AO), el cual permite combinar la información de varias señales provenientes de fuentes diferentes y entregar una salida a través de un único canal, un ejemplo de esto se puede apreciar al escuchar a través de un equipo de sonido las voces provenientes de varios micrófonos. Para lograr tal fin, cuentan con el AO LM324, una fuente dual de +-9VDC y tres señales de entrada sinusoidales con los siguientes parámetros: V1= 1Vp, 1Khz. V2= 1Vp, 500Hz. V3= 1Vp, 3Khz. El equipo de trabajo cuenta con 3 semanas para presentar un informe a la empresa, en él mismo, es obligatorio se evidencie una fundamentación teórica, una argumentación y la validación de la solución. Además, de ser aprobada la propuesta, se deberá realizar una implementación real y para ello se contará con acceso a los laboratorios.

4 2.1 Fundamentación teórica (Primer Semana) Como bien sabemos el circuito de la figura anterior une tres señales AC para convertirlas en una sola. Esto es gracias a la debida configuración de cuatro AO (U1: A, U1: B, U1: C y U1: D). A continuación, se explica la configuración de cada uno de los amplificadores operaciones. 

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U1: B Este amplificador está configurado como Amplificador Inversor, por lo que recibe en su entrada inversora (-) la señal AC V1. Por lo que a la salida de este AO tendremos: 𝑅5 𝑉𝑈1_𝐵_𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 = 𝑉1 (− ) 𝑅8 U1: C En este caso tenemos un AO configurado como Seguidor de Voltaje, por lo que no amplifica la señal, pero si le adapta la impedancia para poder así que V2 tenga más corriente. 𝑉𝑈1_𝐶_𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 = 𝑉2 U1: D Por otro lado, tenemos a un AO como Amplificador no inversor, en donde V3 está conectado a la entrada no inversora (+) de U1: D. La señal de salida de este AO es: 𝑅7 𝑉𝑈1_𝐷_𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 = 𝑉3 (1 + ) 𝑅6 U1: A Hasta este punto se ha explicado la configuración de los AO que reciben a las señales de entrada (V1, V2 y V3) y hemos comprendido su salida correspondiente. Ahora las señales de salida (𝑉𝑈1_𝐵_𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 , 𝑉𝑈1_𝐶_𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 𝑉𝑈1_𝐷_𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 ) se unen en un solo enlace para ingresar al AO U1: A, el cual tiene la función de sumarlas y amplificarlas de manera inversa. La salida de este AO está dada por: 𝑅1 𝑅2 𝑅3 𝑉𝑈1_𝐴_𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 = 𝑅4 ( + + ) 𝑉1 𝑉2 𝑉4 Una particularidad que el circuito propuesto es que R1=R2=R3=R el cual simplificara los cálculos de salida de este AO, entonces: 𝑅4 𝑉𝑈1_𝐴_𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 = (𝑉 + 𝑉2 + 𝑉3 ) 𝑅 1

2.2 Argumentación (Segunda Semana) 2.2.1 Identifique el tipo configuración del amplificador U1:B, calcule el valor de R5 para que tenga una ganancia de 2 y el valor de voltaje de salida.

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Configuración del AO Como se mencionó en la sección 2.1, el AO U1: B es Amplificador Inversor. Esto es debido a dos puntos fundamentales: 1. La señal de entrada V1 ingresa al AO por el pin inversor (-). 2. El pin no inversor del AO está conectado a tierra.

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Calculo de R5 Si se quiere que la ganancia de U1: B, es decir: 𝑅5 = 2 , 𝑅5 =? 𝑅8 = 10𝑘𝑂ℎ𝑚 𝑅8 𝑅5 = 2 ∗ 𝑅8 = 2 ∗ 10𝑘𝑂ℎ𝑚 𝑹𝟓 = 𝟐𝟎𝒌𝑶𝒉𝒎

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Valor de voltaje de salida Se parte de la siguiente ecuación: 𝑉𝑈1_𝐵_𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 = 𝑉1 (−

𝑅5 ) 𝑅8

Entonces como, 𝑉1 = 1𝑉𝑝 , 1𝑘𝐻𝑧 𝑅5 = 20𝑘𝑂ℎ𝑚 𝑅8 = 10𝑘𝑂ℎ𝑚 Tenemos: 𝑉𝑈1𝐵

𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎

𝑅5 20𝑘𝑂ℎ𝑚 ) = (1𝑉𝑝 ) (− ) = (1𝑉𝑝 )(−2) 𝑅8 10𝑘𝑂ℎ𝑚 = −𝟐𝑽𝒑 , a una frecuencia de 𝟏𝒌𝑯𝒛

= 𝑉1 (−

𝑽𝑼𝟏_𝑩_𝒔𝒂𝒍𝒊𝒅𝒂

2.3 Solución (Tercer semana) Se presentará la simulación del mezclador de señal con AO propuesto en la que se evidencia el correcto funcionamiento y las siguientes mediciones usando el osciloscopio:  Amplitud de la señal de salida del amplificador U1: B  Amplitud de la señal de salida del amplificador U1: C  Amplitud de la señal de salida del amplificador U1: D  Amplitud de la señal de salida del amplificador U1: A

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2.3.1. Amplitud de la señal de salida del amplificador U1: B. El canal A (línea Amarilla) será la señal V1. El canal B (línea Azul) será la señal V1 pos amplificador.

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2.3.2. Amplitud de la señal de salida del amplificador U1: C. El canal A (línea Amarilla) será la señal V2. El canal B (línea Azul) será la señal V2 pos amplificador.

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2.3.3. Amplitud de la señal de salida del amplificador U1: D. El canal A (línea Amarilla) será la señal V3. El canal B (línea Azul) será la señal V3 pos amplificador.

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2.3.4. Amplitud de la señal de salida del amplificador U1: A. El canal A (línea Amarilla) será la señal V1 pos amplificador U1: B. El canal B (línea Azul) será la señal V2 pos amplificador U1: C. El canal C (línea Roja) será la señal V3 pos amplificador U1: D. El canal D (línea Verde) será la señal final (mezclada), es decir amplificador U1: A.

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2. Referencias bibliográficas

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Mijarez, R. (2014). Electrónica (pp. 81 - 107). Recuperado de http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2077/lib/unadsp/reader.action?ppg=102&docID=1 1013154&tm=1481146244120 Mijarez, R. (2014). Electrónica (pp. 108 - 114). Recuperado de http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2077/lib/unadsp/reader.action?ppg=129&docID=1 1013154&tm=1482099868333 Mijarez, R. (2014). Electrónica (pp. 115 - 122). Recuperado de http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2077/lib/unadsp/reader.action?ppg=136&docID=1 1013154&tm=1482099944106 Suardiaz, J. (Productor). (2012). OVI Solución ejercicio de amplificadores operacionales. [Video] Recuperado de https://www.youtube.com/watch?v=FYqkaNWGpMU&t=47s Williams, A. (1988). Amplificadores operacionales: teoría y sus aplicaciones.(pp. 1-51). Recuperado de https://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2538/lib/unadsp/reader.action?ppg=19&docID=3 191924&tm=1547221100423