Informe1 - Elec2.docx

UNIVERSIDAD PRIVADA DEL VALLE FACULTAD DE INFORMÁTICA Y ELECTRÓNICA INGENIERÍA EN BIOMÉDICA CAMPUS TIQUIPAYA

Evaluación

ELECTRÓNICA II Informe de Práctica de Laboratorio N2

“AMPLIFICADOR INVERSOR Y NO INVERSOR” GRUPO “B” Estudiante: Paola Andrea Rojas Rojas Carrera: INGENIERÍA BIOMÉDICA

Gestión I-2019

Página

Cochabamba 01 de abril del 2019

1

Docente: Ing. Elias Chavez

” AMPLIFICADOR INVERSOR Y NO INVERSOR” ASIGNATURA:

Electrónica II

TEMA

AMPLIFICADOR INVERSOR Y NO INVERSOR

SUBTITULO

Análisis de circuitos con amp. Op. Ideales Amplificador no inversor Amplificador inversor Amp. Op. fairchild - uA741

Elemento de estudio Instrumentos de medición. Otros Insumos

Fecha Integrantes 1.

Osciloscopio digital y multímetro digital o Fuente de poder. o Generador de señales. o Multímetro digital. o Osciloscopio digital. o Breadbord o Resistencias: 1kΩ, 4.7kΩ, 22kΩ, 47kΩ, 100kΩ, dos de 10kΩ Reposición: Viernes 29 de Marzo del 2019 -

Paola Andrea Rojas Rojas Maria Isabel Serna Pereira

Marco teórico

Configuraciones básicas del amplificador operacional Los amplificadores operacionales se pueden conectar según dos circuitos amplificadores básicos: las configuraciones (1) inversora y (2) no inversora. Casi todos los demás circuitos con amplificadores operacionales están basados, de alguna forma, en estas dos configuraciones básicas. Además, existen variaciones estrechamente relacionadas de estos dos circuitos, más otro circuito básico que es una combinación de los dos primeros: el amplificador diferencial.

Aplicando las propiedades anteriormente establecidas del AO ideal, las características distintivas de este circuito se pueden analizar cómo sigue. El amplificador no inversor

El amplificador inversor

En este circuito, la tensión Vi se aplica a la entrada (+), y una fracción de la señal de salida, Vo, se aplica a la entrada (-) a través del divisor de tensión R1 - R2. Puesto que, no fluye corriente de entrada en ningún terminal de entrada, y ya que Vd = 0, la tensión en R1 será igual a Vi. Así pues

2

En el amplificador inversor, la corriente a través de R1 siempre determina la corriente a través de R2, independientemente del valor de R2, esto también es cierto en el amplificador no inversor. Luego R2 puede utilizarse como un control de ganancia lineal, capaz de incrementar la ganancia desde el mínimo unidad hasta un máximo de

Página

La figura 2 ilustra la primera configuración básica del AO. El amplificador inversor. En este circuito, la entrada (+) está a masa, y la señal se aplica a la entrada (-) a través de R1, con realimentación desde la salida a través de R2.

infinito. La impedancia de entrada es infinita, puesto que se trata de un amplificador ideal. 2.

Simulación:

Resultados de Laboratorio

Parte 1.1 CIRCUITO DE AMPLIFICADOR INVERSOR. Armar el circuito amplificador inversor mostrado en la figura.

CALCULOS AMPLIFICADOR INVERSOR vpp= 1v vp o vi= 0.5 F=500Hz 𝑅𝑓 ; 10𝑘Ω ; 22𝑘Ω; 47𝑘Ω; 100𝑘Ω; 4.7𝑘Ω; 1𝑘Ω. 𝑅𝑓 = 10𝑘Ω

Simulación: 𝑉𝑂 = −

𝑅𝑓 10𝑘Ω ∗ 𝑉𝑖 = − ∗ 0.5 𝑅𝑖 10𝑘Ω

𝑉𝑜 = −0.5 [𝑉] ; 𝑉𝑖 = 0.5 [𝑉] 𝐴𝑉 =

𝑉𝑜 −0.5 [𝑉] = 𝑉𝑖 0.5 [𝑉]

𝐴𝑉 = −1.00[𝑉⁄𝑉 ]

𝑅𝑓 = 22𝑘Ω Parte 1.1.2 𝑉𝑂 = −

𝑅𝑓 22𝑘Ω ∗ 𝑉𝑖 = − ∗ 0.5 𝑅𝑖 10𝑘Ω

𝑉𝑜 = −1.10 [𝑉] ; 𝑉𝑖 = 0.5 [𝑉] 𝐴𝑉 =

𝑉𝑜 −1.10 [𝑉] = 𝑉𝑖 0.5 [𝑉]

𝐴𝑉 = −2.20[𝑉⁄𝑉 ]

𝑅𝑓 = 47𝑘Ω 𝑉𝑂 = −

𝑅𝑓 47𝑘Ω ∗ 𝑉𝑖 = − ∗ 0.5 𝑅𝑖 10𝑘Ω

𝑉𝑜 = −2.35 [𝑉] ; 𝑉𝑖 = 0.5 [𝑉] 𝑉𝑜 −2.35 [𝑉] = 𝑉𝑖 0.5 [𝑉]

𝐴𝑉 = −4.70[𝑉⁄𝑉 ]

3

𝐴𝑉 =

Página

Ajustar el voltaje del generador de señales a 1V pico a pico, señal sinusoidal y a una frecuencia de 500Hz, los canales del osciloscopio en modo AC, dibujar las formas de onda de entrada y salida. Ahora llene la tabla 1, cambiando los valores de la resistencia Rf. Para cambiar la resistencia Rf debe apagar la fuente de alimentación y apagar el generador de señales, una vez cambiada la resistencia encienda la fuente de alimentación y después el generador de señales.

𝑅𝑓 = 100𝑘Ω 𝑉𝑂 = −

Parte 1.2

𝑅𝑓 100𝑘Ω ∗ 𝑉𝑖 = − ∗ 0.5 𝑅𝑖 10𝑘Ω

PROCEDIMIENTO CIRCUITO DE AMPLIFICADOR NO INVERSOR.

𝑉𝑜 = −5.00 [𝑉] ; 𝑉𝑖 = 0.5 [𝑉] 𝐴𝑉 =

𝑉𝑜 −5.00 [𝑉] = 𝑉𝑖 0.5 [𝑉]

𝐴𝑉 = −10.0[𝑉⁄𝑉 ]

𝑅𝑓 = 4.7𝑘Ω 𝑉𝑂 = −

𝑅𝑓 4.7𝑘Ω ∗ 𝑉𝑖 = − ∗ 0.5 𝑅𝑖 10𝑘Ω

Simulación:

𝑉𝑜 = −235 [𝑚𝑉] ; 𝑉𝑖 = 0.5 [𝑉] 𝐴𝑉 =

𝑉𝑜 −235 [𝑚𝑉] = 𝑉𝑖 0.5 [𝑉]

𝐴𝑉 = −470 ∗ 10−3 [𝑉⁄𝑉 ]

𝑅𝑓 = 1𝑘Ω 𝑅𝑓 1𝑘Ω ∗ 𝑉𝑖 = − ∗ 0.5 𝑅𝑖 10𝑘Ω

𝑉𝑜 = −50 [𝑚𝑉] ; 𝑉𝑖 = 0.5[𝑉] 𝑉𝑜 −50 [𝑚𝑉] = 𝑉𝑖 0.5 [𝑉]

𝐴𝑉 = −100 ∗ 10−3 [𝑉⁄𝑉 ]

𝑹𝒇

10kΩ 22kΩ 47kΩ 100kΩ 4.7kΩ 1kΩ

𝑽𝒊𝒏 (𝒑𝒊𝒄𝒐 𝒂 𝒑𝒊𝒄𝒐)

𝑽𝒊𝒏 (𝒑𝒊𝒄𝒐 𝒂 𝒑𝒊𝒄𝒐)

𝑨𝑽 𝑴𝒆𝒅𝒊𝒅𝒐

𝑬𝒔𝒑𝒆𝒓𝒂𝒅𝒐

𝑨𝑽

𝒆𝒓𝒓𝒐𝒓 (%)

1.09 [V] 1.05 [V]

1.04 [V] 2.26 [V]

0.954 [V/V] 2.15 [V/V]

-1.00 [V/V] -2.20 [V/V]

5.0 (%)

1.08 [V] 1.08 [V] 1.05 [V] 1.04 [V]

4.78 [V] 10.22 [V] 580 [mV] 162 [mV]

4.43 [V/V] 9.46 [V/V] 552m [V/V] 156m [V/V]

-4.70 [V/V] -10.0 [V/V] -470m [V/V] -100m [V/V]

6.3 (%)

Dibujar la forma de onda de entrada y salida cuando 𝑅𝑓 = 10𝐾𝛺

2.3 (%)

5.7 (%) 1.4 (%) 5.0 (%)

4

𝐴𝑉 =

Ajustar el voltaje del generador de señales a 1V pico a pico, señal sinusoidal y a una frecuencia de 400Hz, los canales del osciloscopio en modo AC, dibujar las formas de onda de entrada y salida. Ahora llene la tabla 2, cambiando los valores de la resistencia Rf. Para cambiar la resistencia Rf debe apagar la fuente de alimentación y apagar el generador de señales, una vez cambiada la resistencia encienda la fuente de alimentación y después el generador de señales.

Página

𝑉𝑂 = −

Simulación:

𝐴𝑉 =

𝑉𝑜 3.14 [𝑉] = 𝑉𝑖 0.5 [𝑉]

𝐴𝑉 = 5.70[𝑉⁄𝑉 ]

𝑅𝑓 = 100𝑘Ω 𝑅𝑓 100𝑘Ω ) ∗ 𝑉𝑖 = (1 + ) ∗ 0.5 𝑅𝑖 10𝑘Ω

𝑉𝑂 = (1 +

𝑉𝑜 = 6.05 [𝑉] ; 𝑉𝑖 = 0.5 [𝑉] 𝐴𝑉 =

𝑉𝑜 6.05 [𝑉] = 𝑉𝑖 0.5 [𝑉]

𝐴𝑉 = 11.0[𝑉⁄𝑉 ] AMPLIFICADOR NO INVERSOR vpp= 1v vp o vi= 0.5 v F=400Hz 𝑅𝑓 ; 10𝑘Ω ; 22𝑘Ω; 47𝑘Ω; 100𝑘Ω; 4.7𝑘Ω; 1𝑘Ω.

𝑅𝑓 = 4.7𝑘Ω 𝑉𝑂 = (1 +

𝑅𝑓 4.7𝑘Ω ) ∗ 𝑉𝑖 = (1 + ) ∗ 0.5 𝑅𝑖 10𝑘Ω

𝑉𝑜 = 809𝑚 [𝑉] ; 𝑉𝑖 = 0.5 [𝑉] 𝑅𝑓 = 10𝑘Ω 𝑉𝑂 = (1 +

𝑅𝑓 10𝑘Ω ) ∗ 𝑉𝑖 = (1 + ) ∗ 0.5 𝑅𝑖 10𝑘Ω

𝐴𝑉 =

𝐴𝑉 = 1.47[𝑉⁄𝑉 ]

𝑉𝑜 = 1.10 [𝑉] ; 𝑉𝑖 = 0.5 [𝑉] 𝐴𝑉 =

𝑉𝑜 1.10 [𝑉] = 𝑉𝑖 0.5 [𝑉]

𝐴𝑉 = 2.20[𝑉⁄𝑉 ]

𝑉𝑜 809𝑚 [𝑉] = 𝑉𝑖 0.5 [𝑉]

𝑅𝑓 = 1.0 𝑘Ω 𝑉𝑂 = (1 +

𝑅𝑓 1.0 𝑘Ω ) ∗ 𝑉𝑖 = (1 + ) ∗ 0.5 𝑅𝑖 10𝑘Ω

𝑉𝑜 = 605𝑚 [𝑉] ; 𝑉𝑖 = 0.5 [𝑉] 𝑅𝑓 = 22𝑘Ω 𝑅𝑓 22𝑘Ω 𝑉𝑂 = (1 + ) ∗ 𝑉𝑖 = (1 + ) ∗ 0.5 𝑅𝑖 10𝑘Ω

𝐴𝑉 =

𝐴𝑉 = 1.10[𝑉⁄𝑉 ]

𝑉𝑜 = 1.76 [𝑉] ; 𝑉𝑖 = 0.5 [𝑉] 𝐴𝑉 =

𝑉𝑜 1.76 [𝑉] = 𝑉𝑖 0.5 [𝑉]

𝐴𝑉 = 3.52[𝑉⁄𝑉 ]

𝑉𝑜 605𝑚 [𝑉] = 𝑉𝑖 0.5 [𝑉]

𝑅𝑓 = 0 Ω 𝑉𝑂 = (1 +

𝑅𝑓 0Ω ) ∗ 𝑉𝑖 = (1 + ) ∗ 0.5 𝑅𝑖 10𝑘Ω

𝑉𝑜 = 3.14 [𝑉] ; 𝑉𝑖 = 0.5 [𝑉]

𝐴𝑉 =

𝑉𝑜 550𝑚 [𝑉] = 𝑉𝑖 0.5 [𝑉]

𝐴𝑉 = 1.0[𝑉⁄𝑉 ]

Página

𝑅𝑓 47𝑘Ω 𝑉𝑂 = (1 + ) ∗ 𝑉𝑖 = (1 + ) ∗ 0.5 𝑅𝑖 10𝑘Ω

5

𝑉𝑜 = 550𝑚 [𝑉] ; 𝑉𝑖 = 0.5 [𝑉] 𝑅𝑓 = 47𝑘Ω

𝑹𝒇

𝑽𝒊𝒏 (𝒑𝒊𝒄𝒐 𝒂 𝒑𝒊𝒄𝒐)

𝑽𝒊𝒏 (𝒑𝒊𝒄𝒐 𝒂 𝒑𝒊𝒄𝒐)

𝑨𝑽 𝑴𝒆𝒅𝒊𝒅𝒐

𝑬𝒔𝒑𝒆𝒓𝒂𝒅𝒐

10kΩ

1.07 [V]

2.12 [V]

1.98 [V/V]

2.20 [V/V]

1.0 (%)

22kΩ

1.08 [V]

3.60 [V]

3.30 [V/V]

3.52 [V/V]

3.1 (%)

47kΩ

1.06 [V]

5.40 [V]

5.14 [V/V]

5.70 [V/V]

1.8 (%)

100kΩ

1.06 [V]

11.20 [V]

10.56 [V/V]

11.0 [V/V]

4.0 (%)

4.7kΩ

1.06 [V]

1.42 [V]

1.33 [V/V]

1.47 [V/V]

1.9 (%)

1kΩ

1.07 [V]

1.18 [V]

1.11 [V/V]

1.10 [V/V]

0.9 (%)

1.04 [V]

1.02 [V]

0.96 [V/V]

1.0 [V/V]

4.0 (%)

0Ω

𝑨𝑽

𝒆𝒓𝒓𝒐𝒓 (%)

4.

Conclusiones: o o

o

o

Se pudo comprender las características externas y su modelaje del amplificador operacional uA741. Se pudo comprender las características para diseñar y analizar circuitos con amplificadores operacionales en acondicionamiento de señal. En el amplificador inversor la salida de señal es desfasada 180 grados y la ganancia varía de acuerdo al valor de Rf. En el amplificador no inversor la salida de señal no tiene desfase y la ganancia varía de acuerdo al valor de Rf.

Recomendaciones: o

o 3.

Conclusiones y recomendaciones

Cuestionario

1. La ganancia de voltaje de un amplificador inversor puede ser: (Nota: justifique su respuesta con cálculos analíticos)

5.

Se recomienda leer previamente el procedimiento y con cuidado conectar los circuitos, teniendo en cuenta los valores de cada componente, el valor de voltajes. Tener cuidado al conectar el Amp. Op. uA741 asegurándose que este tal cual la simulación o procedimiento.

Bibliografía

(a) Menos que 1 (b) igual que uno (c) mayor que 1 (d) todas las anteriores

http://www.ifent.org/temas/amplificadores_operacionale s.asp

2. La señal de salida de un amplificador inversor está fuera de fase con la señal de entrada por un ángulo de:

.

(a) 0° (b) 90° (c) 180° (d) 270° 3. La ganancia de voltaje de un amplificador no inversor puede ser: (Nota: justifique su respuesta con cálculos analíticos) (a) Menos que 1 (b) igual a 1 (c) mayor que 1 (d) todas las anteriores

Página

(a) 0° (b) 90° (c) 180° (d) 270°

6

4. La señal de salida de un amplificador no inversor está fuera de fase con la señal de entrada por un ángulo de: