UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

FACULTAD DE INGENIERIA

ESCUELA DE MECANICA ELCTRICA

INSTRUMENTACIN ELCTRICA

ING. Andrino.

TAREA No. 4

Resolucin de los Ejercicios del Capitulo 10 y 11

Del Libro de Boylestar

Jorge Luis Monzn Castaeda

Carn.: 200915665 Fecha.: 15/03/2015

EJERCICIOS DEL CAPITULO 10

PROBLEMA No. 1

Cul es el voltaje de salida en el circuito de la figura 10.62?

R// Al observar el circuito podemos ver que se trata de un

amplificador inversor, con lo cul podemos trabajar con la siguiente

formula:

PROBLEMA No. 2

Cul es el intervalo del ajuste de la ganancia de voltaje en el

circuito de la figura 10.63?

R// Partiendo de esta ecuacin del amplificador inversor:

Donde es la ganancia del circuito.

En la entrada hay una resistencia fija de 10k y una resistencia

variable de la misma magnitud, entonces podemos tomar una

equivalente igual a la suma de estas resistencias, tomando en cuenta

que esta ira variando entre los 10k y los 20k.

Entonces:

Para Para

i

i

PROBLEMA No. 3

Qu voltaje de entrada produce una salida de 2 V en el

circuito de la figura 10.64?

R// Es necesario despejar la ecuacin del amplificador inversor que

tenemos, para as determinar el voltaje de entrada que producir los

2V en la salida del circuito inversor.

Entonces:

;

Despejando y resolviendo para

PROBLEMA No. 4

Cul es el intervalo del voltaje de salida en el circuito de la

figura 10.65, si la entrada puede variar de 0.1 a 0.5 V?

R// Primero hallamos el valor de la salida del amplificador inversor

y la dejarnos en trminos del , el cual variara en 0.1 y 0.5 voltios.

Entonces:

Para Para

i

i

El rango de esta entre 1 voltio y 5 voltios.

PROBLEMA No. 5

Qu voltaje resulta en el circuito de la figura 10.66 para una

entrada de V1 = -0.3 V?

R// Al observar el circuito podemos ver que se trata del circuito de un

amplificador no inversor, con lo cul podemos trabajar con la

siguiente formula:

PROBLEMA No. 6

Qu entrada se debe aplicar a la entrada de la figura 10.66

para obtener una salida de 2.4 V?

R// Para este problema se trabajara de forma similar al problema

No.3, ya que lo que nos piden es el voltaje de entrada para producir un

voltaje de salida = a 2.V

Entonces:

Despejando y resolviendo para

PROBLEMA No. 7

Qu intervalo de voltaje de salida se desarrolla en el circuito

de la figura 10.67?

R// La varia entre 10k y 20k, con lo cual tendremos un

intervalo de voltaje en la salida del circuito.

Primero trabajaremos con 10k

Para 20k

PROBLEMA No. 8

Calcule el voltaje de salida desarrollado por el circuito de la

figura 10.68 para Rf = 330 k.

R//El circuito se trabajara

como un amplificador

sumador, si hacemos el

circuito equivalente de tierra

virtual, obtendremos la

siguiente figura.

Con lo cual podremos utilizar

la formula del Sumador:

. Entonces procedemos a calcular

El intervalo del esta entre 5.5 voltios a 10.5 voltios.

PROBLEMA No. 9

Calcule el voltaje de salida del circuito de la figura 10.68

paraRf=68k.

R//Trabajamos el siguiente problema de la misma manera como se

hizo con el problema anterior, nicamente hay que cambiar el valor de

Entonces:

PROBLEMA No. 10

Trace la forma de onda de salida que resulta en la figura 10.69.

PROBLEMA No. 10

R//Si hacemos el circuito

equivalente de tierra virtual del

integrador

Si despejamos la ganancia entonces:

y si integramos esta ecuacin respecto al tiempo

obtenemos:

Sustituyendo valores en la ecuacin:

GRAFICA DE LA ONDA DE SALIDA

PROBLEMA No. 11

Qu voltaje de salida resulta en el circuito de la figura 10.70 para V1

= +0.5 V?

R//El circuito es de un seguidor si

cortocircuitamos la entrada del

amplificador, podemos observar

que el voltaje de entrada es igual al

voltaje de salida, es decir:

PROBLEMA No. 12

Calcule el voltaje de salida para el circuito de la figura 10.71.

R// Se trabaja primero la parte del seguidor, corriendo as el voltaje de

entrada hacia la salida del seguidor, el cul a su ves es el voltaje de

entrada del inversor, de esta manera se procede a despejar el voltaje

de salida del circuito propuesto.

PROBLEMA No. 13

Calcule los voltajes de salida V2 y V3 en el circuito de la figura 10.72.

R// Se trabaja primero la parte del seguidor, corriendo as el voltaje de

entrada hacia la salida del seguidor, el cul a su ves es el voltaje de

entrada del inversor y del no inversor, de esta manera se procede a

despejar los voltajes de salida y en el circuito.

Para

Para

PROBLEMA No. 14

Calcule el voltaje de salida Vo en el circuito de la figura 10.73.

R// Si trabajamos la parte del seguidor primero hallaremos el voltaje

a la entrada de la resistencia de 10k , luego pasamos a

determinar el voltaje a la entrada de la resistencia de 20k, para

ello debemos trabajar el circuito de no inversor y determinar el voltaje

de salida .

Entonces: Para

Por ultimo se proceder a desarrollar el circuito del amplificador

sumador.

PROBLEMA No. 15

Calcule Vo en el circuito de la figura 10.74.

R// Si trabajamos la parte del seguidor primero hallaremos el voltaje

a la entrada de la resistencia de 15k , luego pasamos a

trabajar el circuito del sumador y determinar el voltaje de salida ,

cul es el voltaje de entrada a la resistencia de 30k.

Entonces: Para

Por ultimo se proceder a desarrollar el circuito del amplificador

sumador.

Y por ultimo resolvemos el otro circuito sumador de

la figura 10.74

Entonces: Para

PROBLEMA No. 16

Calcule la compensacin de voltaje total para el circuito de la

figura 10.75 para un amplificador operacional con valores

especificados de compensacin de voltaje de entrada = 6 mV y

compensacin de corriente de entrada 120 nA.

R// para la compensacin del voltaje total del circuito resolvemos el

circuito como se ha venido haciendo anteriormente y le sumamos el

voltaje la resistencia .

Entonces:

PROBLEMA No. 17

Calcule la corriente de polarizacin de entrada en cada

entrada de un amplificador operacional que tiene valores

especificados de 4 nA y de 20 nA.

R// Segn la pgina 618 del libro, Un parmetro relacionado con

IIO y las corrientes de polarizacin de entrada distintas y es la

corriente de polarizacin promedio definida como:

Podramos determinar las corrientes de polarizacin de entrada

distintas si utilizramos los valores especificados IIO e IIB. Podemos

demostrar que para entonces:

NOTA: Aqu terminara la tarea del capitulo 10, ya que el resto de los

problemas se trata de frecuencias y simulaciones.

EJERCICIOS DEL CAPITULO 11

PROBLEMA No. 1

Calcule el voltaje de salida para el circuito de la figura 11.47

para una entrada de Vi = 3.5 mV rms.

R// nicamente hay que resolver por medio de la ecuacin del

amplificador inversor

PROBLEMA No.2

Calcule el voltaje de salida del circuito de la figura 11.48 para

una entrada de 150 mVrms.

R// nicamente hay que resolver por medio de la ecuacin del

amplificador no inversor

PROBLEMA No.3

Calcule el voltaje de salida en el circuito de la figura 11.49.

R// Circuito de tres etapas, la primera etapa de un amplificador no

inversor, y las tras dos etapas de amplificadores inversores, donde: la

salida de la etapa 1 es la entrada de la etapa 2 y la salida de etapa 2 es la

entrada de la etapa 3.

Etapa 1

Etapa 2

Etapa 3

PROBLEMA No4

Muestre la conexin de un amplificador operacional cudruple

LM124 como amplificador de tres etapas con ganancias de +15, -22 y -30. Use

un resistor de realimentacin de 420 k para todas las etapas. Cul es el

voltaje de salida para una entrada de V1 = 80 V?

R// El circuito es muy similar al del problema 3, lo nico que difiere en el

circuito son los valores de las resistencias, las resistencias en cada etapa es

de 420 k y en cada salida de las 3 etapas habrn ganancias de +15, -22 y -30.

nicamente hay que determinar los valores de las resistencias en las entradas

de cada etapa y el voltaje Vo de la salida del circuito.

Entonces:

Etapa 1 Etapa 2 Etapa 3

2

3

1 7

9

5

6

10 8

PROBLEMA No.5

Muestre la conexin del amplificador operacional de dos

etapas utilizando un circuito integrado LM358 para obtener salidas de

15 y -30 veces ms grandes que la entrada. Use un resistor de

realimentacin, RF = 150 k en todas las etapas.

R// Se puede apreciar que el circuito esta alimentado con la misma

fuente, es decir que los Amp. Op.

Entonces:

Para Para

PROBLEMA No.6

Calcule el voltaje de salida para el circuito de la figura 11.50

con entradas de V1 = 40 mV rms y V2= 20 mV rms.

R// Bien primero hay que

aclara que este sumador se puede

trabajar de dos formas, primero

una de las entradas se enva a

tierra y se halla el Vo en la salida

del amplificador, luego se hace lo

mismo con la otra entrada y

nuevamente se determina el Vo, y

el voltaje total en la salida ser

igual a la suma de los dos voltajes

hallados previamente.

Otra forma de determinar el voltaje de salida es trabajar los dos al

mismo tiempo mediante la formula del sumador de varias entrada. De

manera que para este problema se trabajara de la manera ms sencilla

utilizando nicamente la formula, ya que se ha determinado el tipo de

circuito que tenemos que trabajar (siendo este un sumador de 2

entradas).

Entonces:

1

2

3

7 6

5

8

4

PROBLEMA No.7

Determine el voltaje de salida para el circuito de la figura 11.51.

R// Cortocircuitamos en la

entrada del Amp. Op. As mismo

ponemos a referencia una de las

entradas del voltaje, si se escoge

primero la entrada de ,

podemos encontrar una ,

luego hacemos el recorrido de la

corriente desde el punto de

referencia hasta el nodo entre las

resistencias de 300k y 150k y

se puede observar que la corriente en ese punto es cero, por lo que el

circuito equivalente a trabajar sera el Amp op. Inversor.

Entonces:

Posteriormente enviamos a referencia la entrada de por

superposicin encontraremos y hacemos nuevamente el

recorriedo de la corriente y vemos es el mismo voltaje despus de

la resistencia en la entrada del Amp. Op. Y trabajamos el circuito

como un no inversor.

Finalmente:

PROBLEMA No.8

Determine el voltaje de salida para el circuito de la figura 11.52.

R// Este circuito de 2 etapas se trabaja de la siguiente manera: la

primer etapa se trata de un Amp. Op inversor y la segunda parte se

trata de un sumador, por lo que cul he decido trabajar el circuito sin

hacer el anlisis previo y dirigirme hacia la formula de ambos

circuitos.

1er. Etapa

2da. Etapa

PROBLEMA No.9 Muestre la conexin (incluida la informacin sobre las terminales de

conexin) de un circuito integrado LM124 conectado como

amplificador de ganancia unitaria de una etapa.

R// En terminal 1 se encuentra la salida del Amp. Op. En la terminal

2 es la entrada inversora, la terminal 3 es la entrada no inversora, la

terminal 4 es la entrada de alimentacin positiva del Amp. Op. y la

terminal 11 se refiere a la entrada de referencia del Amp. Op.

PROBLEMA No.10

Muestre la conexin (incluida la informacin sobre las puntas de

conexin) de un LM358 de dos etapas conectado como amplificador de

ganancia unitaria para proporcionar la misma salida.

R// En terminal 1 y 7 se encuentra la salida del Amp. Op. En la

terminal 2 y 6 es la entrada inversora, la terminal 3 y 5 es la entrada

no inversora, la terminal 8 es la entrada de alimentacin positiva del

Amp. Op. y la terminal 4 se refiere a la entrada de referencia del Amp.

Op.

3

1

11

4

2

V1

Vo

V1

V2

2

3

8

1

5

6

7

4

i

PROBLEMA No.11

Para el circuito de la figura 11.53, calcule IL.

R// Haciendo el recorrido de la

corriente se puede observar que al

cortocircuitar la entrada del Amp. Op.

el punto de referencia se transfiere

hacia el nodo donde se encuentra la R1

de la entrada y Rf de

retroalimentacin y si la corriente

consigue seguir desde la fuente hasta

la salida Vo, entonces nicamente es

necesario determinar la corriente con

la fuente de alimentacin y R1 en la

entrada, la cul determinara la

corriente IL en el circuito.

PROBLEMA No.12

Calcule Vo para el circuito de la figura 11.54.

R// Para de terminar Vo,

simplemente hacemos el recorrido

de la corriente desde la salida

hacia la entrada de la fuente de

corriente.

PROBLEMA No.13

Calcule la corriente de salida Io en el circuito de la figura 11.55.

R// Para de terminar Io en la salida, se hace el recorrido de la

corriente i y se determina Vo, entonces se procede a despejar la

ecuacin de OHM y se determina Io.

i

i

Vo

PROBLEMA No.14

Calcule Vo en el circuito de la figura 11.56.

R// Este circuito es propio de un Amp. De instrumentacin, si

hacemos el anlisis, veremos que al cortocircuitar los amplificadores

en la entrada, los voltajes se transfieren hacia los nodos entre la

resistencia de variable Rp = 1k, como lo hace un seguidos, luego se

procede a determinar los voltajes Va y Vb de la etapa de impedancia,

una ves que se obtienen estos voltajes se procede a resolver la etapa de

resta y as se logra obtener el voltaje de salida del Amp. De

instrumentacin, cabe sealar que la resistencia Rp sirve para

controlar la ganancia en el circuito.

Entonces:

Para la etapa de resta, observamos que todas las resistencias

tienen el mismo valor R = 10k, por lo que la salida en la etapa de

resta ser igual Vb-Va.

Entonces:

R

NOTA: Aqu terminara la tarea del capitulo 11, ya que el resto de los

problemas se trata de filtros y simulaciones.

Va

Vb

Etapa de resta

Etapa Impedancia

i