LABORATORIO 03 - 2017-1 - Configuraciones Básicas - parte II .docx

CIRCUITOS ELECTRÓNICOS INTEGRADOS Laboratorio N° 3 CONFIGURACIONES BÁSICAS DEL OPAMP Parte II

LAB. N° 3 - Configuraciones Básicas del OPAMP- parte II

PROGRAMA DE FORMACIÓN REGULAR

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Configuraciones Básicas del OPAMP Objetivos 1. Comprobar los efectos de la realimentación negativa. 2. Identificar las principales configuraciones básicas de un OPAMP. 3. Verificar los conceptos de corto circuito virtual y tierra virtual

Marco Teórico TL082 Amplificador operacional doble con ancho de banda de 3 MHz, alta velocidad, entradas de alta impedancia JFET, bajo consumo de potencia, baja distorsión.

Figura 1. TL082 Fuente: http://www.electronicaembajadores.com/

Amplificador inversor: La entrada no inversora positiva (+) está conectada a tierra, y la señal por amplificar, y la señal por amplificar (Vin), se amplifica a la entrada inversora negativa (-) a través de Rin con la retroalimentación desde la salida a través de Rf.

Figura 1. Amplificador inversor Fuente: http://electronicayciencia.blogspot.pe/2010/05/ preamplificador-microfono-electret.html


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Ganancia del amplificador en lazo cerrado Avo = Vout / Vin

Amplificador sumador inversor: En este circuito, como en el amplificador inversor, la tensión V(+) está conectada a tierra, por lo que la tensión V(-) estará conectada a la parte inversora, y como la impedancia de entrada es infinita toda la corriente (ie) circulará a través de Ro y la llamaremos (io). Lo que ocurre en este caso es que la corriente (ie) es la suma algebraica de las corrientes proporcionadas por V1, V2 y V3, es decir: establece la tensión de salida es la suma algebraica de las tensiones de entrada. Ie

Io

V 1 

R1

V 2 

R 2

V 3 

R3

Vo  

Ro

Como ie=io concluimos que: Vo

 V 1 V 2 V 3    Ro     R1 R 2 R3 

Figura 2. Amplificador sumador inversor Fuente: http://www.ifent.org/temas/amplificadores_operacionales.asp


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Procedimiento AMPLIFICADOR INVERSOR

Figura 1 – OPAMP conectado como amplificador inversor Escribir, para la configuración de la Figura 1, las ecuaciones que definen las características siguientes: •

Avf: ganancia de tensión en lazo cerrado R1 = 9.77 Ω Rf = 9.92 Ω

Con los datos proporcionados: Valor teórico de la ganancia: Usamos la siguiente fórmula para obtener la señal de salida y obtener la ganancia:

Desarrollando:


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3. 4. 5.

Montar el circuito de la Figura 2 en físico y en el simulador y conectarle las alimentaciones. Ajustar el generador de funciones para que proporcione una onda senoidal de 100mV (pico) y frecuencia de 1 KHz, y aplicar esta señal a la entrada del circuito (Vin) o entrada positiva (+). Conectar el canal 1 del osciloscopio a la entrada del circuito, y el canal 2 a la salida.

Figura 4. Amplificador inversor (Simulado-Multisim) Fuente: Propia (Laboratorio)

Figura 5. Circuito amplificador inversor (Implementado) Fuente: Propia (Laboratorio)


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LAB. N° 3 - Configuraciones Básicas del OPAMP- parte II Explicar los resultados observados: 

6.

Observamos de la experiencia de este circuito amplificador inversor, la señal de salida tiene un desfase de 180° con respecto a la señal de entrada, en la amplitud en ambas señales son la misma. Observar las formas de onda de las señales de entrada y salida del circuito, valores máximos, desfase entre señales.

Implementado

Figura 6. Señal de entrada y salida del Opamp (Implementado) Fuente: Propia (laboratorio)

Vin(max): 112 mV

Vout(max): 126 mV (desfazado 180°)


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Simulación

Figura 7: Señales de entrada y salida del Opamp (Simulado) Fuente: Propia (Multisim) Vin(max): 100 mV

9.

Vout(max): -100 mV

Comparar el valor de la ganancia de tensión medido con el valor ideal o teórico. Explicar los resultados observados: 

Como el valor medido es aproximadamente uno, y el valor teórico es uno, decimos que tienen el mismo valor, ya que se debe a un circuito que solo invierte la señal.

Observación: Los valores obtenidos en la medición (laboratorio), de la señal de Vin(max.) y Vout(max.) se debe al ruido generada por el osciloscopio. 10.

Retirar la resistencia de realimentación (R f ).


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Implementado

Figura 8. Señal amplificador inversor sin el Rf Fuente: Propia (Laboratorio)

Simulado

Figura 9. Señal amplificador inversor sin el Rf Fuente: Propia (Simulado-Multisim)

Explicar los resultados observados: El amplificador deja de operar como inversor y se pone como comparador debido que ahora se encuentra en lazo abierto. Cuando la señal senoidal está en positivo, en ese instante la señal de


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LAB. N° 3 - Configuraciones Básicas del OPAMP- parte II salida muestra su máximo valor de voltaje (Vo máx) que es el 90% de Vcc, en este caso sería: 10.8V, y cuando está en negativo, igualmente en eses instante la señal cambia a su Vo máx negativo. Las formas de ondas de salidas son cuadradas debido a que solo cambian por ciclo sea negativo o positivo a su máximo valor. 11.

Medir las tensiones en las entradas inversoras y no inversora .

Que observamos?

V- = 0.003 V V+ = 0 V La tensión en la entrada no inversora es 0v porque está conectada a tierra, sin embargo al medir la entrada inversora nos mide 0.003v, podríamos decir, que ambos entradas son 0v. Debido a la diferencia de voltaje que debería a ver entre (V + - V- = 0).

PLIFICADOR SUMADOR INVERSOR – Solo simulado

Figura 2 - OPAMP conectado como sumador inversor 1. Escribir, para la configuración de la Figura 2, la ecuacion que definen las características siguientes: Av= ………………………………


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2.

Medir con el voltímetro (en modo DC) las tensiones Vss, Vee y Vo. Anote los resultados en la siguiente tabla. NOTA: El valor teórico de V 0 debe calcularse con la fórmula del amplificador sumador. Escriba la expresión de la salida Vo.

Rf = 150K

Tensiones de entrada

R1

R2

150K

150K

33K

200K

22K

47K

47K

33K

Vss

Vee

Tensiones de salida Vo Medido

Vo teórico

4. Comparar los resultados reales de Vo con los teóricos en cada una de las situaciones indicadas en la tabla anterior. 5. Explicar las diferencias que se pueden observar entre el valor teorico de salida y el valor medido. …………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………

5.

Medir las tensiones en las entradas inversoras y no inversora. Verificar si son iguales.


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Diseño e implementación en Multisim En entrada de un circuito tengo las 2 señales que vemos en l a grafica

En salida tenemos la siguiente señal:

Diseñar y simular el circuito que nos permite hacer eso. Esquema:


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Informe

Modelo de Informe CARÁTULA Deberá contener lo siguiente: 1. Logo de la institución. 2. Nombre del curso. 3. Nombre del laboratorio 4. Nombres de los integrantes 5. Sección a la que pertenecen 6. Fecha de realización 7. Fecha de presentación. 8. Nombre del Profesor

FUNDAMENTO TEÓRICO Deberá ser conciso y redactado con lenguaje propio. Estará basado en las lecturas recomendadas o cualquier otra información relacionada con el tema.

RESULTADOS DEL LABORATORIO Amplificador inversor    

Fórmulas y cálculos para la determinación de: Ganancia Formas de onda de entrada y de salida indicando las escalas de Volt/div y de Tiempo/div. Comparar los valores teóricos con los valores medidos. Diga qué sucedió al retirar Rf.

Amplificador sumador inversor   

Fórmulas y cálculos para la determinación de la Ganancia para cada una de las entradas Formas de onda de entrada y de salida indicando las escalas de Volt/div y de Tiempo/div. Comparar los valores teóricos con los valores medidos

Diseño e implementación de circuito   

Fórmulas y cálculos para la determinación de: Ganancia de cada entrada Formas de onda de entrada y de salida indicando las escalas de Volt/div y de Tiempo/div. Comparar los valores teóricos con los valores medidos.

APLICACIÓN DE LO APRENDIDO – 3 PUNTOS Se pide diseñar y simular un circuito con las siguientes especificaciones: a) Impedancia de entrada alta. b) Ganancia de 1000 c) No debe haber desfase entre entrada y salida Simular e implementar el circuito Explicar y sustentar todo lo que se escoge y asume.


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OBSERVACIONES GENERALES 1. La presentación de la aplicación de lo aprendido se realiza al ingresar al Laboratorio. En la clase siguiente a su realización. 2. Se tomará en cuenta las reglas de ortografía en la redacción del informe de la aplicación de lo aprendido

Realización

Puntos

Amplificador Inversor Explicaciones

2

Explicación de resultados sin retroalimentación

3

Amplificador sumador Inversor Explicaciones

2

Explicación de resultados sin retroalimentación

3

Diseño e simulación Esquemático

3

Explicaciones de lo escogido

4

Aplicación de lo aprendido

3 Total


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