8/15/2019 Prac 1.Amp.Oper

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Benemérita Universidad

Autónoma de PueblaFACULTAD DE CIENCIAS DE LA

ELECTRÓNICA

Carrera:Licenciatura Ingeniería Mecatrónica.

PRACTICA 1

Asignatura: IN!"UM#N!ACI$N %# I!#MA M#CA!"&NIC&Profesora: !#"#I!A %# '#U P#"#( AL)A%&

AUTORES:PAULINA ESTEPHANIA DIAZ ROLDAN

LUIS DAVID FLORES SANCHEZ

LUI *#"NAN%& "UI( )A"CIA'A((I#L A)UI""# P#"#(

II%"& PAL# C&"%&+AI+AN CA,#%& *A"*AN

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24 de Agosto de 2015

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Instrumentación de Sistemas Mecatronicos

OBJETIVOS

El objetivo de esta practica es implementar e instrumentar las diferentes

configuraciones basicas de el amplificador operacional, las cuales son,seguidor, seguidor variable, aimplificador inversor, amplificador no inversor 

sumador y restador.

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Instrumentación de Sistemas Mecatronicos

INTRODUCCIÓN

En el siguiente texto veremos algunas formas de trabajar con amplificadores

operacionales (Opam) con los cuales podemos trabajar señales de forma

analógica, los podemos configurar de diferentes maneras para obtener la

señal deseada en la salida, algunas de sus formas son: restador, sumador,

seguidor, seguidor variable, inversor y no inversor.

os casos ya mencionados no son los !nicos con los "ue contamos, pero

en nuestro trabajo #aremos $nfasis en los % "ue se mencionan.

 &nali'aremos su funcionamiento de forma analtica para poder verificar en

la simulación del circuito en alg!n softare y despu$s poder trabajar demanera fsica con nuestros componentes electrónicos y poder apreciar el

funcionamiento y aprender a trabajar con ellos aprendiendo su pros y sus

contras as como la forma menos adecuada de trabajarlos.

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Instrumentación de Sistemas Mecatronicos

MARCO TEÓRICO

El amplificador operacional se caracteri'a por tener cuatro etapas

principales "ue son:

*os entradas desfasadas +- (&mplificador diferencial con fuente de

corriente constante)

/na etapa amplificadora de alta ganancia. 0eneralmente otro amplificador 

diferencial.

/n circuito despla'ado de nivel tal como el amplificador.

/na etapa amplificadora de pe"ueña potencia en configuración pus#1pull o

simetra complementaria.

En la siguiente imagen podemos observar la representación de un

operacional, la cual contiene una entrada inversora (1) y una entrada no

inversora (2), por otro lado encontramos la salida (out).

*e los amplificadores operacionales encontramos los siguientes:

3

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 &mplificador operacional inversor.

3e llama as este montaje por"ue la señal de salida

es inversa de la de entrada, en polaridad, aun"ue

pude ser mayor, igual o menor, dependiendo esto de

la ganancia "ue le demos al amplificador en la'ocerrado.

 &mplificador operacional no inversor.

Este circuito es muy parecido al inversor, la

diferencia es "ue la señal se introduce por el

terminal no inversor, lo cual va a significar "ue la

señal de salida estar4 en fase con la señal de

entrada y amplificada.

 &mplificador operacional sumador.

El amplificador sumador es un dispositivo vers4til,

!til para combinar señales. 3e pueden añadir 

directamente las señales, o bien

cambiar la escala para "ue se

adapten a una predeterminadaregla de combinación.

En un me'clador de audio, se

suman varias señales con

ganancias iguales.

/n amplificador sumador con resistencias desiguales en las entradas, da

una suma ponderada. Esto se puede utili'ar para convertir un n!mero

binario a un voltaje, como en el convertidor digital a analógico.

/n amplificador sumador se puede usar para aplicar un voltaje depolari'ación *5 junto con una señal &5. Esto se #ace en un circuito de

modulación E* para mantener el E* en su rango operativo lineal.

a salida de este amplificador es proporcional a la suma de las señales de

entrada. *ado "ue 61 7- por ser igual a 62 "ue s es igual a cero, las

intensidades "ue circulan por cada rama son independientes de las dem4s y

no se produce redistribución de intensidad alguna. 5on ello la intensidad

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total "ue atraviesa 89 ser4 la suma de las intensidades de cada una de las

ramas de entrada.

 &mplificador operacional restador

3e trata de una configuración con dos

entradas, en la "ue se amplifica la

diferencia de potencial entre ambas.

ara obtener las expresiones

correspondientes a esta configuración

tendremos en cuenta "ue su

comportamiento es en todo momento

lineal. or ello, aplicaremos el teorema

de superposición.

En el amplificador operacional en modo 3eguidor de ;ensión, la tensión de

la señal de entrada, 6in, es igual a la tensión de salida, 6out, es decir, la

señal de salida sigue a la de entrada, de a# su nombre.

Estos circuitos tratan de aprovec#ar las caractersticas de alta

impedancia de entrada y baja de salida de los

amplificadores operacionales. 3e utili'a como

buffer, para eliminar efectos de carga, pero suuso m4s corriente es el de adaptador de

impedancias de diferentes etapas (conectar un

dispositivo de gran impedancia a otro con baja

impedancia o viceversa).

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PRACTICA

MATERIALES9 ?+

@uente de poder 

Osciloscopio

8esistencias

=ultmetro

5aimanes

5able

AMPLIFICADOR RESTADOR

a función de esta combinación de resistencias sobre el Opam >?+ es la de

recibir dos voltajes en este caso, restar uno del otro y al obtener el

resultado se multiplica por la ganancia "ue nos dan las resistencias 8f y la

8i con lo cual obtenemos nuestra amplificación.

En la simulación se aprecian los voltajes resultantes y con podemosobservar son aproximados a los c4lculos reali'ados y a la pr4ctica de

manera tangible.

 & continuación tenemos los c4lculos de manera analtica:

6

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 6out7 (8fA8i)(6+1v9)

6out7 (+-B A 9.9B) (?.1C.C)v7 D.v

627 6+(8fA(8f28i)

627?.v (+-BA (+-B29.9B))7 C.

5on esto concluimos "ue la operación se reali'ó de manera correcta y no

#ay problema con lo "ue se refiere a trabajar con Opam.

ara el amplificador sumador usamos el siguiente modelo donde como

vemos por su funcion de transferencia en realidad es un sumador 

amplificador inversor.

ara los valores de la resistencias tomamos

87+B

8f7+B

r lo tanto nuestra amplificacion es de +

as señales "ue fueron sumados fueron una fuente lineal de el laboratorio y

la alimentación "ue otorga el arduino, por lo tanto decimos "ue

6+7C.C%6

697%.-6

El operador operacional "ue escogimos fue el el 6>?+ el cual alimentamos

con F.9v por lo cual nuestra salida de el sistema v- no fue la esperada,

pues la suma de v92v+ de acuerdo a la formula nos tendria "ue dar v-7.?C

lo cual excede el voltaje con el "ue alimentamos la compuerta y por lo tanto

de manera experimental obtuvimos un voltaje de salida v-7%.?C

 

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ara desarrollar el seguidor con resistencia variable, por ende #icimos lo

mismo, solo cambiamos la parte de la retroalimentación, agregando un

potenciómetro y una resistencia de 99- o#ms, la resistencia para evitar un

corto y dañar la polaridad de nuestro opam.

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AMPLIFICADOR INVERSOR

0anancia total del circuito:

vo

v1=

− R2

 R1 =1

3uponiendo lo siguiente:  R2=1kΩ

odremos encontrar el valor de R 1 sustituyendo el valor asignado a R 2 .

 R1=

 R2

1=1kΩ

1=1kΩ

ara obtener de ganancia +- el valor de R1  y R2   es + BG y + BG

respectivamente.

3imulación

AMPLIFICADOR NO INVERSOR

3abemos "ue

vo=

 vi

 R1

( R2+1)

H la ganancia en el amplificador operacional no inversor se obtiene de

la siguiente forma

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vo

vi=

 R2

 R1+1

a cual debe ser igual a +:

 R2

 R1+1=6.68→ R

2

 R1=5.68

3upongamos "ue R 2 = 1kΩ

3ustituyendo el valor de R 2  establecido anteriormente, de $sta forma

despejaremos el valor de R 1, observemos:

 R1=

1kΩ

1=1kΩ

ara obtener una ganancia de +- el valor de 8+ y 89 es + BG y + BG

respectivamente.

3imulación.

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CONCLUSIÓN

El uso de los amplificadores operacionales en sus distintas configuraciones

como el inversor, no inversor, sumador, restador, seguidor, es vital para el

control de un sistema b4sico electrónicoI ya "ue dependiendo de la

configuración, nos da una salida diferente. or ello es "ue como estudiantes

de ingeniera debemos aprender a conocer como pedirle o configurar un

 &mplificador Operacional "ue cumpla con cierta demanda "ue nosotros

re"uiramos del mismo.

Jue un amplificador operacional es un dispositivo lineal de propósito

general el cual tiene capacidad de manejo de señales normales o definidas

por fabricantes y usuarios "ue lo configuran. Jue pueden ser manejadas

por configuraciones b4sicas de un amplificador operacional y manipulado

mediante fórmulas lógicas para tener un mejor aprovec#amiento de su

capacidad.

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BIBLIOGRAFIA

Análisis de circuitos en ingeniera ! "illian #$ #a%t& 'r ! 'ac( )$ *emmerl% !

Ste+en M$ ,ur-in

.tt/es$slides.are$netcristianmascoteam/licadores!o/eraciones!seguidor!in+ersor!%!no!in+ersor

.tt/rodin$uca$esmlui-itstream.andle1049814761/ractica20520ao20/rot$/dseuence1

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http://rodin.uca.es/xmlui/bitstream/handle/10498/14761/practica%205%20ao%20prot.pdf?sequence=1http://rodin.uca.es/xmlui/bitstream/handle/10498/14761/practica%205%20ao%20prot.pdf?sequence=1http://rodin.uca.es/xmlui/bitstream/handle/10498/14761/practica%205%20ao%20prot.pdf?sequence=1http://rodin.uca.es/xmlui/bitstream/handle/10498/14761/practica%205%20ao%20prot.pdf?sequence=1

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ANEXOS

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