“AMPLIFICADOR INVERSOR Y NO IMVERSOR” INTRODUCCIÓN Los amplificadores operacionales son circ circui uito tos s cuyas cuyas cara caract cter erís ísti ticas cas de funcionamiento nto los hacen muy vers versát átil iles es,, y con con ello ellos s se pued pueden en resolver diversos tipos de problemas relacionados con el procesamiento de señales electrónicas. Dos de las configuraciones ampl ampliiamen amente te empl emplea eada das s son son las conocidas como amplificador inversor y amplif amplifica icador dor no invers inversor or,, que son los circuitos que se analizarán y se verificará su funcionamiento en esta práctica.
#r$fico %
Amplificador
I!&r'or"
2l ampl amplif ific icad ador or inve invers rsor or ampl amplif ific ica a e invi nvierte una señal de cor corriente nte alterna. alterna. 2n este caso la señal alterna alterna de entr entrad ada a sale sale ampl amplif ific icad ada a en la salida, pero tambi4n desfasada 0567 !invertida". La ganancia de tensión se obtiene con la fórmula$
− R2
−V out
-% '
V ¿
y
-% '
R1
MARCO TEÓRICO Amplificado Amplificadorr opracio!al" opracio!al" e trata de un dispositivo electrónico !nor !norma mallment mente e se pres presen enta ta como como circ circui uito to inte integr grad ado" o" que que tien tiene e dos dos entradas y una salida. La salida es la diferencia de las dos entradas multiplicada por un factor !#" !ganancia"$ %&ut ' #(!%) * %*" el más conocido y com+nmente aplicado es el -/0 o L1/0. 2l nombre de amplificador operacional deriva del concepto de un amplificador dc !amplificador aco acopla plado en con continua" con una entrada diferencial y ganancia e3tremadamente alta. 2l símbolo de un amplificador es el mostrado en la imagen 0$
#r$fico (
Las magnitudes des de las seña eñales alternas se pueden medir en tensión pico, pico8pi pico8pico co o 91 91..
Ampli Amplific ficado adorr No I!&r' I!&r'or" or" 2n un amplificad amplificador or operacional operacional configurado configurado como como ampl amplif ific icad ador or no inve invers rsor or,, la señal a amplificar se aplica al pin no inver nverso sorr !)" del del mis mismo. mo. :om :omo el nombre lo indica, la señal de salida no está inve nvertida respecto cto a la entrada.
calcularon las resistencias y obtuvieron los siguientes valores$ 90 ' @@6A #r$fico )
Del gráfico ; se ve que la tensión en 90 es igual a$
(
V R 1=
R1 R1 + R2
)
9@ ' 06BA
La señal de entrada es de @66m%pp en corriente alterna, de esta forma obtuvimos la amplificación en la salida, la cual debía de ser de 06%. !%er gráfica 0" −10 k
∗ V Out
se
%o '
200
( 200mV )=−10 V
2n operación normal la tensión entre las entradas !inversora y no inversora" es prácticamente cero, lo que significa que la entrada %en es igual a %90. 2ntonces con %
(
V ¿ =
R1 R1 + R2
)
#r$fica %
∗V Out
Despe=ando para %&ut > %
V O V I
=
2ntonces$
R1 + R2 R 1
=
A V =1+
R 1 R 1
+
R2 R1
R 2 R 1
De la anterior fórmula se deduce que la ganancia de tensión en este tipo de amplificador será de 0 o mayor.
DESARROLLO ?ara el primer inciso se utilizó un amplificador no inversor, se
E'*+m$,ico%
?ara el segundo inciso de la práctica, se tuvo que diseñar un circuito amplificador en el cual se pudiera generar una corriente en la segunda resistencia má3ima de 5m-C debido a que debía ser de 5m- o por deba=o !má3imo 5m-E" decidimos hacerlo
para Fm-C los cálculos fueron los siguientes$ R=
V i i
=
5 V 5 mA
=1000 Ω =1 kΩ
:omo se puede observar en la #ráfica @, nuestra corriente má3ima fue de Fm- debido a que así fue como se calculó en circuito. Gotamos que al aumentar el volta=e la corriente igual incrementaba, pero esto se debe a que la Ley de &hm los relaciona directamente y no se puede evitar esa relación lineal.
el mínimo valor de la primera resistencia !06BA" y sacamos el @FI de la misma, se lo restamos y así obtuvimos el valor de la segunda resistencia$ %o ' %in K @FI i %in ' F% %o ' ;.F% 2ntonces, si 90 ' 06BA, 9@ ' 9 0M6.F ya que necesitamos que la salida solamente sea el FI de la señal de entrada y esta relación de resistencias nos ayudan a cumplir esa condición. ?or lo tanto$ 9@ ' 06BAM6.F ' .FBA :omo no se tenía el valor e3acto de la resistencia, se utilizaron dos resistencias de 0FBA conectadas en paralelo, por lo que$ R=
#r$fica (
1 1
R 1
+
1
R2
=
1 1 15 k
+
1
=7.5 k Ω
15 k
N de esta forma, obtuvimos que la señal de salida macara solamente el FI de la señal de entrada, siendo %in ' F% y %o ' 8;.F%!volta=e de salida negativo, debido a la entrada inversora". !&bservar #ráfica ;". E'*+m$,ico (
Hinalmente, en el tercer inciso se diseñó un circuito amplificador con una ganancia del 8@FI conforme a la señal de entrada, se tenía una restricción la cual marcaba que el valor de la resistencia uno debía ser igual o mayor a los 06BA. Jomamos
#r$fica )
E'*+m$,ico )
CONCLUSIONES 2l uso de amplificadores operacionales en sistemas de control es básico, así que es vital conocer las configuraciones de las operaciones y aplicaciones en los operacionales. Joda configuración da una salida diferente, por ello es que como estudiantes de ingeniería !futuros ingenieros" aprendamos a conocer cómo pedirle a un amplificador operacional que cumpla con cierta demanda que se requiera del mismo. La práctica fue bastante sencilla debido a que ya conocíamos los
circuitos que se emplearon, simplemente era cuestión de saber cuál utilizar dependiendo de lo que se nos pidiera y calcular los valores tanto de las resistencias como de los volta=es de entrada para obtener los resultados esperados. eguimos conociendo más funcionalidades de los amplificadores operaciones y aplicándolas en sistemas, de esta forma nos permitimos saber y conocer suficientes aplicaciones de los mismos que en un futuro, traba=ando en la industria, nos pueden ayudar a resolver problemas, me=orar o simplemente aplicarlos.
-I-LIO#RAF.A “Amplificadores Operacionales y Circuitos Integrados Lineales”, H. :oughlin 9obert y H. Driscoll HredericB, FO. 2dición.
