Informe3 - Elec2.docx

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

Evaluación

ELECTRÓNICA II Informe de Práctica de Laboratorio N3

“PARÁMETROS DE UN AMPLIFICADOR OPERACIONAL REAL” GRUPO “B” Estudiante: Paola Andrea Rojas Rojas Carrera: INGENIERÍA BIOMÉDICA

Gestión I-2019

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Cochabamba 01 de abril del 2019

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Docente: Ing. Elias Chavez

“PARÁMETROS DE UN AMPLIFICADOR OPERACIONAL REAL” ASIGNATURA:

Electrónica II

TEMA

PARÁMETROS DE UN AMPLIFICADOR OPERACIONAL REAL

SUBTITULO

Características de los amplificadores operacionales reales o Diagrama simplificado de un amp. Op. o Ganancia en lazo abierto o Limitación del amp. Op. o Corriente de polarización de desvió de entrada voltaje de desvió de entrada Amp. Op. National semiconductor LM741

Fecha Integrantes

1.

Osciloscopio digital y Multímetro digital o Generador de señal o Fuente de alimentación o Osciloscopio o Breeadboard o Resistencias: 1MΩ, dos de 10kΩ, dos de 100kΩ, dos de 100Ω. o Capacitores: dos de 1 µF o Potenciómetro: 10kΩ Reposición: 29 de abril de 2019 Paola Andrea Rojas Rojas Maria Isabel Serna Pereira

Marco teórico

En el área de la electrónica, se aplican muchos conceptos que nacen de comparaciones con modelos de comportamientos ideales, por medio de estos modelos ideales se puede llegar a una aproximación del comportamiento real de un dispositivo, un conjunto de ecuaciones capaz de predecir el funcionamiento de estos sistemas reales, pero se debe aclarar que no es más que una buena aproximación al funcionamiento real con base en conceptos físicos, también se conoce que intrínseco a los modelos de sistemas reales se encuentran asociados errores que dependen de diversas variaciones de condiciones y estados de los elementos. Mediante la aplicación del muestreo estadístico y su respectivo análisis descriptivo e inferencial, se evidencia en este trabajo si los amplificadores operacionales reales, bajo condiciones comunes de uso, se pueden comportar como un amplificador operacional ideal, de tal manera, que se permite comparar dichos sistemas reales con los ideales de manera práctica. Los amplificadores operacionales tienen

un modelo ideal para cada tipo de configuración, para el caso de este artículo, el estudio se concentra en la configuración de tipo “Amplificador inversor”. Los errores tipo, presentes en este estudio, son los convencionales, es decir, los que están asociados a las tolerancias de las resistencias y a las variaciones físicas de temperatura, las cuales no se variaron para poder entender el experimento como un uso cotidiano y no bajo condiciones específicas. 1. CONCEPTUALIZACIÓN. 1.2 MODELOS IDEAL. Se debe entender por modelo ideal, como un sistema en el cual no actúan variables distintas a las variables tenidas en cuenta para el análisis, es decir, en el caso de los amplificadores operacionales, las variables externas, como las resistencias; con las cuales se configura su ganancia, son por medio de las cuales se estudia el comportamiento, pero el amplificador consta de tres variables básicas que influencian todo su funcionamiento (y de las cuales se entrara en detalle más adelante), son la

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Instrumentos de medición. Otros Insumos

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Elemento de estudio

impedancia de entrada, la impedancia de salida y la ganancia en lazo abierto.

Añada un potenciómetro de 10K como se muestra en la figura.

1.3 SISTEMA REAL. Esta parte se puede entender como cualquier sistema físico que modele o realice una función con elementos reales y funcionales, es decir, se refiere a todos los elementos electrónicos de estado sólido (encapsulados) energizados, que realizan una función análoga, digital o de cualquier tipo que puede cambiar el estado de una variable física. 2. AMPLIFICADOR OPERACIONAL (Amp-Op). El amplificador operacional es, hoy por hoy, uno de los elementos más comunes y versátiles de la electrónica análoga, como su nombre lo indica, con este se pueden realizar funciones de operaciones, tales como: suma, resta, multiplicación (ganancias), división (atenuación), pasando por la solución de sistemas matemáticos lineales y la simulación de sistemas físicos, también se puede realizar con ellos diversas funciones además de las operaciones, también se puede realizar comparaciones, rectificación, filtrado, y muchísimas más funciones. Regule el dial del potenciómetro hasta obtener una lectura cercana a cero, anote este valor en la tabla 2.

Resultados de Laboratorio Voltaje de offsect salida calibrado

Parte 2.1 Armar el circuito mostrado en la figura con los valores de los componentes y alimentación especificados en la misma.

de

0.03 [V]

Parte 4.2 Armar el circuito mostrado en la figura con los valores de los componentes y alimentación especificados en la misma

0.14 [V]

𝑽𝑶𝑼𝑻 𝑹 𝟏+ 𝟏 𝑹𝟐

1.39 [mv]

𝑽𝑹𝟓

𝑽𝑹𝟔

-0.006 [V] 𝑹𝟑 100kΩ

𝑹𝟓

-0.008 [V] 𝐼𝑁

98.3 kΩ

0.001µA

0.0001 µA

𝐼𝑝

3

𝑽𝑶𝑼𝑻

𝑽𝑶𝑺 =

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Conecte el voltímetro en el voltaje de salida, anote en la tabla 1, con este valor puede calcular el voltaje de desvío de entrada 𝑉𝑂𝑆 usando la formula mostrada en la tabla.

Mida los voltajes en R5 y R6, anote en la tabla 3, desconecte los resistores R5 y R6, mida sus valores y anote en la tabla 3. Con estos valores calcule IB e Ios y compare con los datos técnicos del fabricante:

𝑰𝑩 =

𝑰𝑷 − 𝑰𝑵 𝟐

10 nA

𝐼𝑂𝑆 = 𝐼𝑖𝑝 − 𝑖𝑛 𝐼 20nA

𝑰𝑶𝑺 (𝑫𝒂𝒕𝒂𝒔𝒉𝒆𝒆𝒕)

𝐼𝐵 (𝐷𝑎𝑡𝑎𝑠ℎ𝑒𝑒𝑡)

80nA

±25𝑚

Parte 4.3 Primero mida los valores de los resistores R1 y R2 del circuito y anote en la tabla 4. 𝑹𝟏

91.0KΩ

𝑨𝒅 =

100.6 Ω

𝑹𝟐 ⁄𝑹 𝟏

0.904 KΩ

Ajustar el voltaje del generador de señales a 5V pico a pico, señal cuadrada y a una frecuencia de 10KHz, los canales del osciloscopio en modo AC, dibujar las formas de onda de entrada y salida. Mida los voltajes pico a pico del voltaje de salida, (∆V) anote este resultado en la tabla 6, ahora mida el tiempo (∆t), en microsegundos del voltaje de salida, midiendo el tiempo desde el voltaje mínimo hasta el voltaje máximo, o viceversa, anote estos valores en la tabla 6.

Conecte el generador de señal como se muestra en la figura, con un voltaje pico a pico de 10V, frecuencia de 50 Hz, anote estos valores en la tabla 5 y complete la tabla: 𝑽𝒊𝒏(𝒄𝒎) (𝒑𝒊𝒄𝒐 𝒂 𝒑𝒊𝒄𝒐 )

10.8 [V]

𝑽𝒐𝒖𝒕(𝒄𝒎) (𝒑𝒊𝒄𝒐 𝒂 𝒑𝒊𝒄𝒐)

3.20 [V]

𝑨𝒅 =

𝑽𝑶𝑼𝑻(𝒄𝒎) ⁄𝑽 𝒊𝒏𝑻(𝑪𝑴)

𝑪𝑴𝑹𝑹 =

𝑨𝒅 ⁄𝑨 𝒄𝒎

𝑪𝑴𝑹𝑹𝒅𝑩 𝑪𝑴𝑹𝑹𝒅𝑩 (𝑫𝒂𝒕𝒂𝒔𝒉𝒆𝒆𝒕)

70.6 dB 96 dB

Parte 4.4

520 [mV]

∆𝒕

32.00 µS

𝒔𝒍𝒆𝒘 𝑹𝒂𝒕𝒆

3. 1.

296 [mV]

3.38k

∆𝑽

16.3 𝑉⁄µ𝑆

Cuestionario Investigar y explicar el por qué es a veces necesario tomar en cuenta los parámetros del AOP en una aplicación práctica.

Se arma un integrado y hay distintos parara metro entonces se halla algo similar a los parámetros del frabricante 2.

¿Cuál es la ventaja de que un AOP tenga un CMRR elevado?

Comenzamos con el quinto articulo de AO, como dijimos en el anterior, explicando el fenómeno del modo común de los AO, que no es mas que otro producto de su no idealidad, ocasionado por no tener una estructura interna totalmente simétrica.

4

Armar el circuito mostrado en la figura. Este fenómeno esta relacionado con un parámetro llamado CMRR (Factor de rechazo en modo común): Cuando un AO

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𝑹𝟐

está configurado por ejemplo en inversor, si el voltaje de la entrada inversora es igual que el de la entrada no inversora, el voltaje en la salida debería ser 0. Pero en la realidad nunca es así, siempre hay una pequeña señal. 3. Considerando el Offset del voltaje de entrada, Vos, que se ha medido del AOP741, describir la señal de salida que esperarías para un amplificador que opera con una ganancia de 10 y una señal de entrada senoidal con 200 mVpp a una frecuencia de f = 1KHz. 4. Para el circuito mostrado en la parte 4.4, si se usa una fuente de poder de ±15V , el máximo voltaje de salida de oscilación es aproximadamente: a.

cuenta éstos y hacer los ajustes necesarios para un exitoso diseño.

Recomendaciones: o

o

5.

(a) 5𝑉

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. LM741 asegurándose que este tal cual la simulación o procedimiento. Bibliografía

HTTP://WWW.IFEELCNT.ORG/TEMAS/AMPLIFICADORES_OPERACIONAL

(b) 13𝑉

ES.ASP

(c) 20𝑉 (d) 30𝑉 5. El slew rate es usualmente especificado en unidades de a. (a) V/s (b) V/μs (c) dB (d) MHz 6. Para un amplificador operacional, el slew rate limita a (la): a. (a) Impedancia de entrada (b) Rechazo en modo común b. (c) Ganancia de voltaje (d) Respuesta en frecuencia 7. para el circuito mostrado en la figura 4.4, si el voltaje de salida oscila entre +5𝑉 a −10𝑉 en 0.5 𝜇𝑠, el Slew Rate es (Nota: justifique su respuesta con cálculos analíticos) a. (a) 5 𝑉/𝜇𝑠 (b) 15 𝑉/𝜇𝑠 (c) 20 𝑉/𝜇𝑠 (d) 30 𝑉/𝜇𝑠 Conclusiones y recomendaciones

o

o

Se pudo interpretar a cabalidad los parámetros de un amplificador operacional real, de tal manera que pueda tomar en cuenta en un diseño para una aplicación real. Se pudo analizar el efecto de los parámetros de un AOP real en un diseño, para tomar en

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Conclusiones

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4.