Informe de Electronicos

I. OBJETIVO:

Analizar las caractersticas elctricas del Amplificador Operacional

Implementar algunos circuitos de aplicacin de amplificadores operacionales.

II. Informe Previo

1) Analizar y sealar las caracteristicas electricas del amplificador operacional , en base a las hojas de datos de los CI-OP-AMP

Alta impedancia de entrada Ri (teoricamente tiende a infinito). Baja impedancia de salida Ro, aproximadamente nula. La ganancia de tension de lazo abierto, A tiende a infinito. El ancho de banda tiene a infinito. Tension de offset nula (Vo = 0 cuando Vp = Vn). Corriente de polarizacion nula. Margen dinamico infinito o de Vcc. Ruido nulo. Tiempo de conmutacion nulo.

Caracteristicas del op.amp 741: Impedancia de entrada: 1 M. Impedancia de salida: 150 Ganancia de tension de lazo abierto: 110000 Ancho de banda: 1 Mhz.

Corriente de polarizacion: 200nA Tension de alimentacion maxima: 18 V Tension maxima de entrada: 13 V Tension maxima de salida: 14 V Relacion de rechazo de modo comun RRMC: 90 dB

2) Explicar brevemente los tipos de OP-AMP que operan en rango de audiofrecuencias

Los amplificadores operacionales pueden usarse para amplificar el audio. Los primeros amplificadores operacionales tenan una pobre calidad de sonido, especialmente si no se saban usar. Algunos ingenieros con un fuerte conocimiento de circuitos integrados y amplificadores operacionales aprendieron que podan mejorar el sonido si reemplazaban los lentos y ruidosos o, de otra manera, malos amplificadores operacionales por otros mejores.Una desventaja de reciclar (o modernizar) los amplificadores operacionales es que algunos son ms propensos a oscilaciones no deseadas que otros. Cuanto ms rpido es el operacional, ms propenso es a causar oscilaciones no deseadas, las cuales daaran el sonido totalmente.Puesto que la tecnologa y la experiencia de los diseadores han mejorado, los amplificadores operacionales de audio van siendo cada vez mejores y el reciclado es cada vez menos til. Los operacionales ms nuevos estn desplazando a los mejores de antes, y suenan sorprendentemente similar a un cable, sin distorsin ni ruido y con respuesta plana. An ms, hay diferentes amplificadores operacionales para diferentes propsitos. Los amplificadores operacionales bipolares son ideales para preamplificadores donde el ruido es crtico. Los OP-27, OP-37, LT1028, y LT1115 son muy tiles para preamplificadores de phono, amplificadores de cabezales, y preamplificadores de micrfonos. Los amplificadores operacionales son incluso ms prcticos para seales provenientes de fuentes de baja impedancia.

3) Explicar brevemente los tipos de OP-AMP para aplicaciones digitales

Mayormente se usa el amplificador operacional comparador ( dos entradas de voltaje y da una salida), ya que facilita mucho el interfaz(puerto del que se envian o reciben seales) de diferentes cargas e incluso el interfaz con sitemas digitales

4) Explicar el efecto de tierra virtual

Al querer amplificar una seal Vi en la entrada inversora mediante una Resistencia R y la entrada no inversora conectada a tierra se tiene que nuestro punto suma va a ser denominado tierra virtual ya que su potencial Vi` es practicamente igual a 0 ya que Vo=AVi` con A=infinito y puesto que el terminal no inversor esta conectado a tierra se tendra que el potencial de la entrada inversora sera igual al de tierra

III. MARCO TEORICO:

EL AMPLIFICADOR OPERACIONALEn otros tutoriales hemos presentado componentes electrnicos discretos, que habitualmente se fabrican y encapsulan en unidades separadas, aptas para ser incorporadas en la fabricacin de circuitos. Ahora es el momento para avanzar un paso ms, e introducir el concepto de circuito integrado. Un circuito integrado se diferencia de los circuitos convencionales en que todos sus componentes se fabrican en el mismo bloque de silicio. Con ello se consiguen mltiples ventajas:

Reduccin de tamao Mayor fiabilidad, pues se eliminan todos los problemas asociados con la interconexin de los componentes Menor costo, si el nmero de circuitos fabricados es elevado

A la hora del diseo, tambin ofrece ventajas el uso de los circuitos integrados, puesto que estos se comportan como bloques con un comportamiento definido. De esta forma, en muchas ocasiones no es necesario analizar el esquema completo del integrado para predecir su funcionamiento en el circuito.En esta prctica presentamos uno de los circuitos integrados ms empleados: el amplificador operacional. Su nombre se debe a que empezaron a emplearse en reas de computacin e instrumentacin. Los primeros amplificadores operacionales estaban fabricados con componentes discretos (vlvulas, despus transistores y resistencias) y su costo era desorbitado. A mediados de la dcada de los 60 comenz la produccin de operacionales integrados. Pese a que sus caractersticas eran pobres (comparndolos con los de hoy en da), y su costo relativamente elevado, este hecho supuso el comienzo de una nueva era en el diseo electrnico. Los diseadores comenzaron a incorporar operacionales en sus circuitos. La demanda de nuevos y mejores dispositivos fue atendida por los fabricantes de componentes electrnicos, y en unos pocos aos se estableci una amplia gama de operacionales de alta calidad y bajo costo.Una de los factores que ms ha contribuido al xito de los amplificadores operacionales es su versatilidad. Se trata de un circuito de propsito general que puede emplearse en multitud de aplicaciones. Por si fuera poco, los modelos necesarios para analizar su comportamiento son muy sencillos, y en la gran mayora de los casos, puede asumirse un comportamiento ideal.Ser precisamente este comportamiento ideal el primer punto que se tratar en el siguiente apartado. Posteriormente se explicarn los diversos modos de operacin, para finalizar el tema con unos sencillos circuitos de aplicacin.

EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL IDEALTal y como acabamos de exponer, el componente electrnico conocido como amplificador operacional es realmente un circuito complejo formado por muchos transistores y otros componentes en un solo circuito integrado. El esquema funcional de un amplificador operacional puede verse en la Figura 1.

Figura 1. Esquema funcional del amplificador operacional.

El amplificador operacional tiene dos entradas. En la primera etapa se amplifica levemente la diferencia de las mismas. Esto se suele expresar tambin diciendo que se amplifica el modo diferencial de las seales, mientras que el modo comn se rechaza. Posteriormente se pasa a segunda etapa de ganancia intermedia, en la que se amplifica nuevamente el modo diferencial filtrado por la primera. La ganancia total es muy elevada, tpicamente del orden de 105. Finalmente, en la ltima etapa no se amplifica la tensin, sino que se posibilita el suministrar fuertes intensidades.Para que este dispositivo pueda funcionar es obvio que necesitar una fuente de alimentacin que polarice sus transistores internos. Habitualmente se emplean dos fuentes de alimentacin, una positiva y otra negativa. De este modo se permite que la salida sea de uno u otro signo. Evidentemente, la tensin de salida nunca podr superar los lmites que marquen las alimentaciones. No olvidemos que el operacional est formado por componentes no generadores. Una vez realizada esta presentacin, hay que aclarar que en la mayora de los casos, es posible conocer el comportamiento de un circuito en el que se inserta un operacional sin tener en cuenta su estructura interna. Para ello vamos a definir, como siempre, un componente ideal que nos permita una primera aproximacin. Y tambin como es habitual, los clculos rigurosos necesitarn de modelos ms complejos, para los que s es necesario estudiarlo ms profundamente.El smbolo y el equivalente circuital ideal del amplificador operacional se muestra en la Figura 2.

Figura 2: Representacin del amplificador operacional ideal

El operacional tiene cinco terminales: Entrada no inversora (V+)

Entrada inversora (V-)

Alimentacin positiva (ECC)

Alimentacin negativa (-ECC)

Salida (VOUT)

A la hora de resolver circuitos se suelen omitir las alimentaciones, ya que como se ver, no afectan al funcionamiento. La representacin circuital est formada por una resistencia de entrada, que une los dos terminales, y un generador de tensin de salida. La tensin de salida es proporcional a la diferencia de las entradas.

Las caractersticas ms relevantes del amplificador operacional son: Resistencia de entrada muy elevada: A menudo es mayor que 1 M. Ganancia muy elevada: Mayor que 105.

Las consecuencias que se derivan de estas caractersticas son:

La corriente de entrada es nula: Al ser la resistencia de entrada tan elevada, la corriente que circula por los terminales inversor y no inversor puede despreciarse. La ganancia puede considerarse infinita.

Con estas dos aproximaciones puede abordarse ya el anlisis de algunos circuitos sencillos.

IV. MATERIALES Y EQUIPOS

-Fuentes de Alimentacin.-Potencimetros

-Osciloscopio-Protoboard, cables de conexin

-Generador de seales-Multmetro

01 Amplificador operacional TL 081 01 Amplificador operacional LM741 Resistencias de 1K,10K,22K y471K

Condensadores de 0.01uF, 0.1uF

V. PROCEDIMIENTO

Amplificador Inversor.

1. Armar el siguiente circuito

2.Aplique una diferencia de potencial de 0 V a la entrada (Vi = 0), haga la diferencia de

potencial de salida (Vo) igual a 0 V variando el control (PI 0K) (offset).

3.Aplique a la entrada una seal de v(t)=0.2sen(2000 t).

4. Observe el osciloscopio para observar las diferencias entre las seales de entrada (Vi) y de (Vo) simultneamente. EntradaSalida

Frecuencia 1000HzFrecuencia = 1070 Hz

V= 0.20 VV= 2.15 V

5. Agregue sus comentarios. Como se puede apreciar la amplificacin fue un xito, aumentando el voltaje alrededor de diez veces su valor inicial, solo que por haber ingresado la seal por la entrada negativa, esta se a invertido como se ve en la imagen

Amplificador no inversor.

1. Arme el siguiente circuito.

2. Aplique a la entrada una seal de v(t)=0.2sen(2000 t).



V= 0.205 VV= 2.44 V

4. Agregue sus comentarios. Como se puede ver a diferencia del amplificador inversor, este deja la onda de la seal intacta, solo hace que el voltaje aumente alrededor de diez veces.

Amplificador Seguidor.

1. Arme el siguiente circuito.

2. Aplique a la entrada una seal de v(t)=0.2sen(2000 t).



V= 0.205 VV= 0.252 V

4. Agregue sus comentarios. A pesar de que la ganancia deba ser el mismo voltaje de entrada a habido una ganancia de aproximadamente 0.47 V. Esto se debe a la precisin de los aparatos con los que trabajamos y al mismo error humano de medicin.

Amplificador Sumador.

5. Armar el siguiente circuito.

6. Observe el osciloscopio para observar las diferencias entre las seales de entrada (Vi) y de (Vo) simultneamente.

Entrada (cuadrada)Entrada (triangular)Fuente (continuca)Salida

Frecuencia = 1007HzFrecuencia = 1032HzFrecuencia = 1012 Hz

V= 5 VV= 0.5VV= 4VV= 14.5 V

7. Anote sus comentarios. Aqu Tenemos que la seal de salida de nuestro sumador ha hecho una especie de combinacin de los tipos de seales que le hemos mandado.

Amplificador Diferenciador.



Entrada (triangular)Salida (cuadrada)

Frecuencia 6 KHzFrecuencia = 6 Hz

V= 1 VV= 21.8 V

3. Anote sus comentarios. Gracias al capacitor que reemplaza a la resistencia de entrada es posible literalmente derivar y amplificar la seal de entrada, aqu tenemos el ejemplo de cmo deriva una seal compuesta una funcin de grado 1 a un funcin contante.

Amplificador Integrador.



Entrada (triangular)Salida (senoidal)

Frecuencia 6 KHzFrecuencia = 1062 Hz

V= 1 VV= 21.8 V

3. Anote sus comentarios. Como se puede ver el circuito est integrando nuestra funcin de grado 1 a una funcin cuadrtica.

VI. CUESTIONARIO FINAL:

1. Calcule la ganancia de diferencia de potencial terica del circuito y comprela con la obtenida experimentalmente. Amplificador Inversor.

V out (terico)V out (prctico)

2.15 V2 V

Amplificador no inversor.


2.44 V2.05 V

Amplificador Seguidor.Al no tener resistencias su ganancia debe ser de 1, entonces Vin=Vout.


0.202 V0.252 V

Amplificador Sumador.


14.5 V16.273 V

Amplificador Diferenciador.


20V21.8 V

Amplificador Integrador.


2.8V3.1 V

2. Indique en qu consiste el efecto de "saturacin". Un OPAM tpico no puede suministrar ms de la tensin a la que se alimenta, normalmente el nivel de saturacin es del orden del 90% del valor con que se alimenta. Cuando se da este valor se dice que satura, pues ya no est amplificando. La saturacin puede ser aprovechada por ejemplo en circuitos comparadores.

3. Cules son las caractersticas que determinan la mxima amplificacin sin saturacin Vendran a ser los valores de las dos resistencias de alimentacin, la fuente positiva indicara el mayor valor positivo que puede tomar la seal y a su vez la negativa indicara el mximo valor negativo que puede tomar la seal.

4. En cada punto del circuito del informe inicial dibujar la grfica de la seal Indicar las magnitudes y frecuencias. Vase en PROCEDIMIENTO

5. Indicar en que aplicaciones prcticas se usa estas aplicaciones del OP_AMP utilizados en la experiencia Calculadoras analgicas Filtros Preamplificadores y buffers de audio y video Reguladores Conversores Evitar elefecto de carga Adaptadores de niveles (por ejemploCMOSyTTL)

VII. CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES

Los OPAM son excelentes amplificadores. Sus aplicaciones pueden llegar a ser digitales. Su mxima amplificacin est definida por sus fuentes de alimentacin. Tienen configuraciones capaces de modificar la forma de las ondas, de cuadrada al triangular por ejemplo.. Los OPAM en saturado pueden usarse para circuitos comparadores

VIII. BIBLIOGRAFIA http://es.wikipedia.org/wiki/Amplificador_operacional http://www2.imse-cnm.csic.es/~belen/Ficherospdf/tee_prac3y4.pdf http://analogica1.files.wordpress.com/2012/03/opamp41.pdfhttp://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/electronic/opampvar5.html

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