Apellidos y Nombres
Nota
Alumno : Ticona Cadena Eddison Eddison Jesus Profesor:
Programa Profesional:
Hernando Prada Mantenimiento de Maquinaria Pesada
Grupo:
F
I.- OBJETIVO
Comprobar los efectos de la realimentación negativa en el control de la ganancia de tensión de un amplificador inversor y no inversor. Comprobar la validez de las ecuaciones que definen esta ganancia. Implementar oscilaciones astables y monoestables.
II.- MATERIALES A EMPLEAR 01 resistencia de 100 kΩ 01 resistencia de 33 kΩ AOP 741 / CI 555 01 Osciloscopio 01 Generador de señales. 01 Multímetro digital. Conectores Fuente de alimentación. Condensadores
Seguridad en la ejecución del laboratorio
Antes de utilizar el multímetro, asegurarse que está en el rango y magnitud eléctrica adecuada
I. FUNDAMENTO TEÓRICO El amplificador operacional (OP- AMP) es un dispositivo amplificador de la diferencia de sus dos entradas, con una alta ganancia, una impedancia de entrada muy alta,(mayor a un mega ohmio) y una baja impedancia de salida(de 8 a 20 ohmios)
Tensiones de entrada y salida del amplificador operacional Las tensiones en las entradas ENT + Y ENT- y en la salida SAL están en referencia a masa.
La diferencia entre las tensiones Uentrada+ y Uentrada – esta designada como la tensión diferencial de entrada U D. Solo esa tensión diferencial U D es amplificada por el OP. Se aplica lo siguiente.
U D
U Ent .
U Ent
En un amplificador operacional de circuito abierto, esta tensión diferencial de entrada U es amplificada por medio de la amplificación en vacio A O hasta la tensión vacio U SAL
D
USAL = AO. UD
Esquema del circuito 1: Amplificador inversor
Procedimiento 1. Escribir, la configuración de la figura, las ecuaciones que definen las características siguientes: • Avf: Ganacia de tensión en lazo cerrado.
2. Con los datos proporcionados, calcular los valores da cada una de las características citadas. • Avf =
3. Montar el circuito de la figura y conectarlo a la fuente de alimentación (ver anexos). 4. Ajustar el generador de funciones para que proporcione una onda senoidal de 1V (pico a pico) y a una frecuencia de 1KHz, y aplicar una señal a la entrada del circuito. 5. Conectar el canal 1 del osciloscopio a la entrada del circuito y el canal 2 a la salida.
6. Dibujar la forma de onda de las señales de entrada y salida del circuito.
7.- Medir la tensión en el punto “a” con el osciloscopio. Anotar el resultado obtenido y compararlo con el valor teórico esperado. VaTEOR= 0 V VaMEDIDO= 0 V E%= 0%
8. También con el osciloscopio, medir las tensiones de entrada y salida (pico a pico), calculando a continuación la ganancia de tensión ( Avf). Vi= 0.5 V V0= 1.5 V
Avf
V0 Vi
= -3 V
9. Comparar el valor de la ganancia de tensión medido con el valor teórico.
Avf TEOR= -3.03 Avf MED= -3.03 E%= 0.99%
10. Retirar la resistencia de alimentación (Rf ). Comprobar y explicar lo que sucede con la salida del circuito Al retirar la resistencia de realimentación se anula la ganancia, esto se debe q que no existe la resistencia de retroalimentación.
11. ¿ Qué hace que el voltaje de salida sea un valor distinto al de saturación? La resistencia de retroalimentación hace que el voltaje sea distinto al de retroalimentación.
12. Diseñe un AOP del tipo empleado en el laboratorio para amplificar un voltaje DC de 1,2 V a 5 V.
Fuente: Elaboración propia
Esquema del circuito 2: Amplificador No inversor
Fuente: Elaboración propia
R1=33K Rf=100k Procedimiento
1. Escribir, para la configuración de la figura, las ecuaciones que definen las características siguientes:
Avf: Ganancia de tensión en lazo cerrado
2. Con los datos proporcionados, calcular los valores de cada una de las características citadas.
Avf (1 Avf (1
R f Ri
)
100
33 Avf 4.03V
)
3. Montar el circuito de la figura y conectarlo a la fuente de alimentación 4. Ajustar el generador de funciones para que proporciones una onda senoidal de 88mV(pico a pico) y frecuencia de 1Khz, y aplicar esta señal a la entrada del circuito.
5. Conectar el canal 1 del osciloscopio a la entrada del circuito, el canal 2 a la salida.
Tema: Laboratorio : Amplificador Inversor Y No Inversor /Timmer 555(pag 2) 6. Dibujar la forma de las señales de entrada y salida del circuito.
7. Con el osciloscopio, medir las tenciones de entrada y salida, calculando a continuación la ganancia de tensión (Avf)
Vi=0.5 V Vo=2 V Avf= 4
8. Comparar el valor de ganancia de tensión medido con el valor teórico.
, Avf MEDIDO
E%
4
4.033 4 4.033
x100 0.82%
9. Retirar la resistencia de realimentación (Rf). Comprobar y explicar lo que sucede con la salida del circuito.
Fuente: Elaboración propia
Al retirar la resistencia de retroalimentación la tensión en la salida es la máxima que puede entregar el amplificador.
Timmer 555: 10. Lea las instrucciones siguientes para implementar circuitos multivibradores Primera Parte MULTIVIBRADOR MONOSTABLE Este circuito es un temporizador estándar, programable de 1 segundo hasta horas, dependiendo de los valores del condensador C1 y de la resistencia Ra.
Fuente: Elaboración propia
Esquema teórico del temporizador estándar
El montaje es muy sencillo, únicamente hay que montar el circuito siguiendo el esquema. La Salida es un solo pulso de duración específica, dependiendo de Ra y C1, cada vez que envía un pulso de disparo al terminal 2. El tiempo de duración es
T=1,1 RaC1
El terminal 2 se utiliza para disparar el circuito, conectando entre 5V y tierra.
Procedimiento: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Implemente el temporizador monostable mostrado en la figura 1. Alimente el circuito con 5 VDC Conecte el osciloscopio a la salida del circuito (pin 3) Dispare ele circuito por el pin 2. Calcular el tiempo estimado para los valores indicados. Anote los valores en la tabla mostrada. Implemente los circuitos con los valores indicados y mida el tiempo de operación y complete la tabla. R
C
100kΩ 4.7kΩ 1MΩ
4.7 uF 10 nF 10 uF
Cálculos: Para el primer caso.
T
1,1RaC1
T
1,1(100k )(4,7uF )
T
0,517 s
TIEMPO CALCULADO 0.517s 51.7 us 11s
8. Comente los resultados obtenidos: A medida que se incrementa la resistencia o la capacitancia, el tiempo del timer 555 se incrementa, es decir el temporizador depende de los valores de estos parámetros
SEGUNDA PARTE MULTIVIBRADOR ASTABLE El circuito mostrado en la figura corresponde a un multivibrador Estable.
La temporización se controla por medio de los valores de R1, R2 y C, la salida es alta durante un tiempo Th dado por la expresión:
Th=0.695(R1+R2)C La salida es baja durante un tiempo T1, dado por la siguiente expresión.
TI=0.695(R2)C Algebraicamente puede demostrarse que el periodo total T es:
T=T1+T2=0.695(R1+2R2)C La fórmula para calcular la frecuencia es
Procedimiento: 9. Implemente el circuito de la figura 2 10. Complete la tabla para los valores mostrados Asuma R1= 10KΩ;
R2 = 1MΩ
Cálculos:
11. Conecte el osciloscopio a la salida del multivibrador (pin 3), y anote el periodo obtenido para los valores indicados en la tabla. T= 70 ms 12. Conecte el pin 4 (Reset) a tierra. Los valores se anulan, es decir. Se va cero. 13. ¿Qué observa en la salida? En estado de funcionamiento normal
Conclusiones y Observaciones Observaciones
El amplificador operacional en la entrada presenta una impedancia infinita. La corriente a la entrada positiva y negativa es cero.
La impedancia de entrada en el amplificador operacional es similar a la resistencia R1
Conclusiones
En el amplificador operacional inversor se comprobó los efectos de la realimentación negativa en el control de la ganancia de tensión de un amplificador inversor y no inversor. Al tener los valores de tensión de salida y los de entrada se Comprobó la validez de las ecuaciones que definen esta ganancia. Se simulo la implementación oscilaciones astables y monoestables del 555, asi como las ondas de salida del timer 555. El amplificador operacional sin retroalimentación, da a la salida la tensión de saturación es decir la tensión salida no puede ser superior a la tensión máxima entregada.
Laboratorio: Amplificador Inversor y No Inversor / Timmer 555(pag 6) Detección de fallas: En el siguiente circuito se han hecho mediciones correctas para distintos parámetros eléctricos. Seguidamente se han registrado nueve mediciones más que no coinciden con los valores correctos. Su tarea es diagnosticar la falla en el circuito para cada una de las mediciones erróneas.
Valores de Medición Correctos: 0
0
-1
-1
-1
-3
-3
ok
Avería # 1 0 0 -1 0 0 0 0 ok Diagnóstico: La tensión en Vd, se pasó a cero porque sea cortocircuitado la resistencia R4, es por ello que la ganancia es igual a cero. Avería # 2 0 0 0 0 0 0 0 ok Diagnóstico: La tensión en Vc se puso en cero porque se le quito la tensión de alimentación a la entrada y la resistencia R4 se ha cortocircuitado. Avería # 3 0 0 -1 -1 0 -13,5 -13,5 0 Diagnóstico: La resistencia R4 se ha cortocircuitado, es por ello que la tensión en la Ve es igual ha cero. Avería # 4 0 0 -13,5 -13.5 -4,5 -13,5 Diagnóstico: La tensión de retroalimentación se quita es por ello que se satura
-13,5
0k
Avería #5 0
0
-1
0
0
0
0
ok
0
-1
0
0
0
0
ok
0
-1
0
0
0
0
ok
0
-1
0
0
0
0
ok
0
-1
0
0
0
0
ok
Avería #6 0 Avería #7
0 Avería #8
0 Avería #9
0
SIMULACIONES
CURS O:
Pin 4 a tierra.
