Lab04_amplificador Operacional.docx
This document was uploaded by user and they confirmed that they have the permission to share it. If you are author or own the copyright of this book, please report to us by using this DMCA report form. Report DMCA
Overview
Download & View Lab04_amplificador Operacional.docx as PDF for free.
More details
- Words: 1,437
- Pages: 9
FUNDAMENTOS DE ELECTROTECNIA
EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL Tema :
Código Semestre Grupo
EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL Nombre:
Página 1 / 9
Fecha:
Lab. Nº
04
I. OBJETIVOS o Comprobar los efectos de la realimentación negativa en el control de la ganancia de tensión de un amplificador inversor y no inversor o Comprobar la validez de las ecuaciones que definen esta ganancia. II. MATERIAL Y EQUIPO o Integrado LM 741 o Resistencias varias. o Osciloscopio o Generador de señales o Tablero de prueba. o Fuente de tensión continúa. III. SEGURIDAD. Tener cuidado con el tipo y niveles de voltaje que suministran a las tarjetas Antes de utilizar el multímetro, asegurarse que esta en el rango y magnitud eléctrica adecuada. Tener cuidado en la conexión y en la desconexión de los equipos utilizados IV. BASE TEORICA. Como ya hemos visto, el amplificador operacional es un componente que puede trabajar como un amplificador lineal o como un dispositivo no lineal. En el siguinte dibujo recordamos el símbolo que representa al amplificador operacional y una posible modelación en la que se incluyen las resistencias de entrada y de salida.
Se supone idealmente una resistencia infinita, Ri, lo que equivale a decir que la intesidad que circula por ella es nula ( en la práctica esta resistencia suele ser del orden de varios Mohm). También, existe una resistencia de salida Ro (del orden de pocas decenas de ohmios), que idealmente se aproxima a 0. Así el circuito equivalente es el de la figura siguiente.
FUNDAMENTOS DE ELECTROTECNIA
EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL
Página 2 / 9
En la siguiente figura puede verse la característica de transferencia entre Vo (voltaje de salida) y Vd (voltaje de diferencia en la entrada) del amplificador operacional, en la cual se diferencian dos zonas de funcionamiento. -
La zona lineal, donde la tensión de salida es proporcional a Vd. En este caso la amplificación A, que es también la pendiente de la curva, es del orden de 105 a 107 , 𝑉𝑜 = 𝐴(𝑉+ − 𝑉− ) = 𝐴(𝑉𝑑) Donde Vd, puede ser una tensión positiva o negativa.
-
La zona de saturación tanto negativa como positiva, donde la salida es llevada (aproximadamente) a los valores bajo o alto de la tensión de alimentación Vsat = Vcc.
IV. PROCEDIMIENTO: P1. AMPLIFICADOR INVERSOR C11. Calcular los valores de las resistencias R1 y R2 del circuito mostrado, de modo que el módulo de la amplificación en tensión sea de A=5 y que la corriente que el generador deba suministrar no supere los 0.25mA. Suponer una señal de entrada V1 sinusoidal de 1V de amplitud a 1kHz de frecuencia.
Valores calculados: Valor máximo en la entrada
V1max = 1V / 1kHz
FUNDAMENTOS DE ELECTROTECNIA
EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL Valor máximo en la salida Factor de amplificación Corriente max. en R2 Resistencia R1 Resistencia R2
Página 3 / 9
Vomax = 5V A =5 IR2 = 0.25mA. R1 =25KΩ R2 =4.7KΩ
A1. REVISE EL ANEXO: DIAGRAMA DE CONECCIÓN DEL LM741 o Montar el circuito con los valores de componentes calculados en el ítem C11. o Alimentar el amplificador operacional con tensiones de +15V y -15V. o Conectar el generador de funciones y ajustarlo para que proporcione una señal sinusoidal de amplitud 1V y frecuencia de 1kHz; luego aplicar la señal a la entrada del circuito. M11. Con el osciloscopio visualizar simultáneamente la entrada y la salida del circuito. Dibuje la señal en la rejilla.
FUNDAMENTOS DE ELECTROTECNIA
EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL
Página 4 / 9
M12. Mida lo siguiente. Valores medidos: Valor máximo en la entrada Valor máximo en la salida Factor de amplificación Corriente max. en R2 Resistencia R1 Resistencia R2
V1max = 1/80Hz Vomax = 5V A =5 IR2 = 0.2mA R1 =25KΩ R2 =5KΩ
Q11. Existe desfasaje entre la señal de entrada y la señal de salida?. Justifique su respuesta. No Q11. Calcule el error entre el valor calculado del factor de amplificación calculado y el teórico. ¿A qué se debe este error? Justifique su respuesta. No hay error, porque estamos simulando y todo los valores son teóricos A2. Aumente la amplitud del generador de funciones hasta que el amplificador se sature. M21. Con el osciloscopio visualizar simultáneamente la entrada y la salida del circuito. Dibuje la señal en la rejilla.
FUNDAMENTOS DE ELECTROTECNIA
EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL
Página 5 / 9
M22. Mida lo siguiente. Valores medidos: Valor máximo en la entrada Valor máximo en la salida Factor de amplificación Corriente max. en R2 Resistencia R1 Resistencia R2
V1max = 5/80Hz
Vomax = 15V A =5 IR2 = 0.2mA R1 =25KΩ R2 =5KΩ
Q21. ¿Para qué valor de entrada el amplificador empieza a operar en zona de saturación?. Justifique su respuesta. Manteniendo constante el factor de amplificación, tenemos que modificar el valor máximo de entrada a un mayor o igual a 3v CONCLUSIONES. Comprobamos los efectos de la realimentación negativa en el control de la ganancia de tensión de un amplificador inversor y no inversor Comprobamos la validez de las ecuaciones que definen esta ganancia, que depende del corriente de las resistencias Modificamos la frecuencia de entrada de la señal a 80 Hz por que la inicial de 1Khz no se podía visualizar en el simulador. Se comprobó que al aumentar el voltaje de entrada se saturaba el OPAM cuando superaba los limites de alimentación del OPAM de +15 El límite para no entrar a la zona de saturación lo da la alimentación del OPAM _______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________
ANEXO: DIAGRAMA DE CONECCIÓN DEL LM741
FUNDAMENTOS DE ELECTROTECNIA
EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL
EVALUACIÓN DIBUJAR LA SEÑAL DE SALIDA DEL SIGUIENTE CIRCUITO SI A LA ENTRADA SE APLICA 8V /1KHz. REALICE LOS CÁLCULOS NECESARIOS.
Página 6 / 9
FUNDAMENTOS DE ELECTROTECNIA
EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL
P2. AMPLIFICADOR NO INVERSOR C21. Calcular los valores de las resistencias R1 y R2 del circuito mostrado, de modo que el módulo de la amplificación en tensión sea de A=5 y que la corriente que en la resistencia R2 no supere los 0.25mA. Suponer una señal de entrada V1 sinusoidal de 1V de amplitud a 1kHz de frecuencia. Registre los valores en la siguiente tabla.
Valores calculados: Valor máximo en la entrada Valor máximo en la salida
V1max = 1V / 1kHz Vomax =
Página 7 / 9
FUNDAMENTOS DE ELECTROTECNIA
EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL Factor de amplificación Corriente max. en R2 Resistencia R1 Resistencia R2 A3. o o o o
A IR2 R1 R2
Página 8 / 9
=5 = 0.25mA. = =
REVISE EL ANEXO: DIAGRAMA DE CONECCIÓN DEL LM741 Montar el circuito con los valores de componentes calculados en el ítem C21. Alimentar el amplificador operacional con tensiones de +15V y -15V. Conectar el generador de funciones y ajustarlo para que proporcione una señal sinusoidal de amplitud 1V y frecuencia de 1kHz; luego aplicar la señal a la entrada del circuito.
M31. Con el osciloscopio visualizar simultáneamente la entrada y la salida del circuito. Dibuje la señal en la rejilla. M32. Mida lo siguiente.
Valores medidos: Valor máximo en la entrada Valor máximo en la salida Factor de amplificación Corriente max. en R2 Resistencia R1 Resistencia R2
V1max = Vomax = A = IR2 = R1 = R2 =
Q31. Existe desfasaje entre la señal de entrada y la señal de salida?. Justifique su respuesta. _______________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ Q31. Calcule el error entre el valor calculado del factor de amplificación calculado y el teórico. ¿A qué se debe este error?. Justifique su respuesta. _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ A4. Aumente la amplitud del generador de funciones hasta que el amplificador se sature.
FUNDAMENTOS DE ELECTROTECNIA
EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL
Página 9 / 9
M41. Con el osciloscopio visualizar simultáneamente la entrada y la salida del circuito. Dibuje la señal en la rejilla. M42. Mida lo siguiente. Valores medidos: Valor máximo en la entrada Valor máximo en la salida Factor de amplificación Corriente max. en R2 Resistencia R1 Resistencia R2
V1max = Vomax = A = IR2 = R1 = R2 =
Q41. ¿Para qué valor de entrada el amplificador empieza a operar en zona de saturación?. Justifique su respuesta. _______________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________
CONCLUSIONES. Comprobamos los efectos de la realimentación negativa en el control de la ganancia de tensión de un amplificador inversor y no inversor Comprobamos la validez de las ecuaciones que definen esta ganancia, que depende del corriente de las resistencias Modificamos la frecuencia de entrada de la señal a 80 Hz por que la inicial de 1Khz no se podía visualizar en el simulador. Se comprobó que al aumentar el voltaje de entrada se saturaba el OPAM cuando superaba los limites de alimentación del OPAM de +15 El límite de saturación esta
EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL Tema :
Código Semestre Grupo
EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL Nombre:
Página 1 / 9
Fecha:
Lab. Nº
04
I. OBJETIVOS o Comprobar los efectos de la realimentación negativa en el control de la ganancia de tensión de un amplificador inversor y no inversor o Comprobar la validez de las ecuaciones que definen esta ganancia. II. MATERIAL Y EQUIPO o Integrado LM 741 o Resistencias varias. o Osciloscopio o Generador de señales o Tablero de prueba. o Fuente de tensión continúa. III. SEGURIDAD. Tener cuidado con el tipo y niveles de voltaje que suministran a las tarjetas Antes de utilizar el multímetro, asegurarse que esta en el rango y magnitud eléctrica adecuada. Tener cuidado en la conexión y en la desconexión de los equipos utilizados IV. BASE TEORICA. Como ya hemos visto, el amplificador operacional es un componente que puede trabajar como un amplificador lineal o como un dispositivo no lineal. En el siguinte dibujo recordamos el símbolo que representa al amplificador operacional y una posible modelación en la que se incluyen las resistencias de entrada y de salida.
Se supone idealmente una resistencia infinita, Ri, lo que equivale a decir que la intesidad que circula por ella es nula ( en la práctica esta resistencia suele ser del orden de varios Mohm). También, existe una resistencia de salida Ro (del orden de pocas decenas de ohmios), que idealmente se aproxima a 0. Así el circuito equivalente es el de la figura siguiente.
FUNDAMENTOS DE ELECTROTECNIA
EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL
Página 2 / 9
En la siguiente figura puede verse la característica de transferencia entre Vo (voltaje de salida) y Vd (voltaje de diferencia en la entrada) del amplificador operacional, en la cual se diferencian dos zonas de funcionamiento. -
La zona lineal, donde la tensión de salida es proporcional a Vd. En este caso la amplificación A, que es también la pendiente de la curva, es del orden de 105 a 107 , 𝑉𝑜 = 𝐴(𝑉+ − 𝑉− ) = 𝐴(𝑉𝑑) Donde Vd, puede ser una tensión positiva o negativa.
-
La zona de saturación tanto negativa como positiva, donde la salida es llevada (aproximadamente) a los valores bajo o alto de la tensión de alimentación Vsat = Vcc.
IV. PROCEDIMIENTO: P1. AMPLIFICADOR INVERSOR C11. Calcular los valores de las resistencias R1 y R2 del circuito mostrado, de modo que el módulo de la amplificación en tensión sea de A=5 y que la corriente que el generador deba suministrar no supere los 0.25mA. Suponer una señal de entrada V1 sinusoidal de 1V de amplitud a 1kHz de frecuencia.
Valores calculados: Valor máximo en la entrada
V1max = 1V / 1kHz
FUNDAMENTOS DE ELECTROTECNIA
EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL Valor máximo en la salida Factor de amplificación Corriente max. en R2 Resistencia R1 Resistencia R2
Página 3 / 9
Vomax = 5V A =5 IR2 = 0.25mA. R1 =25KΩ R2 =4.7KΩ
A1. REVISE EL ANEXO: DIAGRAMA DE CONECCIÓN DEL LM741 o Montar el circuito con los valores de componentes calculados en el ítem C11. o Alimentar el amplificador operacional con tensiones de +15V y -15V. o Conectar el generador de funciones y ajustarlo para que proporcione una señal sinusoidal de amplitud 1V y frecuencia de 1kHz; luego aplicar la señal a la entrada del circuito. M11. Con el osciloscopio visualizar simultáneamente la entrada y la salida del circuito. Dibuje la señal en la rejilla.
FUNDAMENTOS DE ELECTROTECNIA
EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL
Página 4 / 9
M12. Mida lo siguiente. Valores medidos: Valor máximo en la entrada Valor máximo en la salida Factor de amplificación Corriente max. en R2 Resistencia R1 Resistencia R2
V1max = 1/80Hz Vomax = 5V A =5 IR2 = 0.2mA R1 =25KΩ R2 =5KΩ
Q11. Existe desfasaje entre la señal de entrada y la señal de salida?. Justifique su respuesta. No Q11. Calcule el error entre el valor calculado del factor de amplificación calculado y el teórico. ¿A qué se debe este error? Justifique su respuesta. No hay error, porque estamos simulando y todo los valores son teóricos A2. Aumente la amplitud del generador de funciones hasta que el amplificador se sature. M21. Con el osciloscopio visualizar simultáneamente la entrada y la salida del circuito. Dibuje la señal en la rejilla.
FUNDAMENTOS DE ELECTROTECNIA
EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL
Página 5 / 9
M22. Mida lo siguiente. Valores medidos: Valor máximo en la entrada Valor máximo en la salida Factor de amplificación Corriente max. en R2 Resistencia R1 Resistencia R2
V1max = 5/80Hz
Vomax = 15V A =5 IR2 = 0.2mA R1 =25KΩ R2 =5KΩ
Q21. ¿Para qué valor de entrada el amplificador empieza a operar en zona de saturación?. Justifique su respuesta. Manteniendo constante el factor de amplificación, tenemos que modificar el valor máximo de entrada a un mayor o igual a 3v CONCLUSIONES. Comprobamos los efectos de la realimentación negativa en el control de la ganancia de tensión de un amplificador inversor y no inversor Comprobamos la validez de las ecuaciones que definen esta ganancia, que depende del corriente de las resistencias Modificamos la frecuencia de entrada de la señal a 80 Hz por que la inicial de 1Khz no se podía visualizar en el simulador. Se comprobó que al aumentar el voltaje de entrada se saturaba el OPAM cuando superaba los limites de alimentación del OPAM de +15 El límite para no entrar a la zona de saturación lo da la alimentación del OPAM _______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________
ANEXO: DIAGRAMA DE CONECCIÓN DEL LM741
FUNDAMENTOS DE ELECTROTECNIA
EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL
EVALUACIÓN DIBUJAR LA SEÑAL DE SALIDA DEL SIGUIENTE CIRCUITO SI A LA ENTRADA SE APLICA 8V /1KHz. REALICE LOS CÁLCULOS NECESARIOS.
Página 6 / 9
FUNDAMENTOS DE ELECTROTECNIA
EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL
P2. AMPLIFICADOR NO INVERSOR C21. Calcular los valores de las resistencias R1 y R2 del circuito mostrado, de modo que el módulo de la amplificación en tensión sea de A=5 y que la corriente que en la resistencia R2 no supere los 0.25mA. Suponer una señal de entrada V1 sinusoidal de 1V de amplitud a 1kHz de frecuencia. Registre los valores en la siguiente tabla.
Valores calculados: Valor máximo en la entrada Valor máximo en la salida
V1max = 1V / 1kHz Vomax =
Página 7 / 9
FUNDAMENTOS DE ELECTROTECNIA
EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL Factor de amplificación Corriente max. en R2 Resistencia R1 Resistencia R2 A3. o o o o
A IR2 R1 R2
Página 8 / 9
=5 = 0.25mA. = =
REVISE EL ANEXO: DIAGRAMA DE CONECCIÓN DEL LM741 Montar el circuito con los valores de componentes calculados en el ítem C21. Alimentar el amplificador operacional con tensiones de +15V y -15V. Conectar el generador de funciones y ajustarlo para que proporcione una señal sinusoidal de amplitud 1V y frecuencia de 1kHz; luego aplicar la señal a la entrada del circuito.
M31. Con el osciloscopio visualizar simultáneamente la entrada y la salida del circuito. Dibuje la señal en la rejilla. M32. Mida lo siguiente.
Valores medidos: Valor máximo en la entrada Valor máximo en la salida Factor de amplificación Corriente max. en R2 Resistencia R1 Resistencia R2
V1max = Vomax = A = IR2 = R1 = R2 =
Q31. Existe desfasaje entre la señal de entrada y la señal de salida?. Justifique su respuesta. _______________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ Q31. Calcule el error entre el valor calculado del factor de amplificación calculado y el teórico. ¿A qué se debe este error?. Justifique su respuesta. _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ A4. Aumente la amplitud del generador de funciones hasta que el amplificador se sature.
FUNDAMENTOS DE ELECTROTECNIA
EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL
Página 9 / 9
M41. Con el osciloscopio visualizar simultáneamente la entrada y la salida del circuito. Dibuje la señal en la rejilla. M42. Mida lo siguiente. Valores medidos: Valor máximo en la entrada Valor máximo en la salida Factor de amplificación Corriente max. en R2 Resistencia R1 Resistencia R2
V1max = Vomax = A = IR2 = R1 = R2 =
Q41. ¿Para qué valor de entrada el amplificador empieza a operar en zona de saturación?. Justifique su respuesta. _______________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________
CONCLUSIONES. Comprobamos los efectos de la realimentación negativa en el control de la ganancia de tensión de un amplificador inversor y no inversor Comprobamos la validez de las ecuaciones que definen esta ganancia, que depende del corriente de las resistencias Modificamos la frecuencia de entrada de la señal a 80 Hz por que la inicial de 1Khz no se podía visualizar en el simulador. Se comprobó que al aumentar el voltaje de entrada se saturaba el OPAM cuando superaba los limites de alimentación del OPAM de +15 El límite de saturación esta
More Documents from "Julissa Perez del Carpio"
Lab04_amplificador Operacional.docx
December 2019 12
S01_-_simbologia_v3_2019abr.pdf
December 2019 17
Lab1.docx
December 2019 19
Documento.docx
May 2020 12
Ficha Psicosocial.docx
May 2020 9