Departamento de electricidad y electrónica. Plan de estudios de Ingeniería electromecánica Laboratorio de electrónica II. Segundo semestre 2012
Practica 3. Aplicaciones lineales del amplificador operacional.
Docente: Ing. Julián Ferreira Jaimes
OBJETIVOS
1. Entender el comportamiento y las características del amplificador operacional.
2. Medir ganancia, impedancia de entrada y salida de las configuraciones básicas del amplificador operacional: amplificador inversor, no inversor, derivador e integrador de voltaje.
3. Medir los parámetros de un amplificador de instrumentación.
4. Analizar la influencia de los componentes pasivos en el CMRR de un amplificador de instrumentación.
CONSULTA PREVIA
La información necesaria para el desarrollo de la práctica, se encuentra disponible al menos en las siguientes referencias.
1. HORENSTEIN, Mark , MICROELECTRONICA, CIRCUITOS Y DISPOSITIVOS, Editorial Prentice Hall.
2. GRAY, Paul & GRABEL, Harbin. “Microelectronics”, Segunda Edición, Mc Graw Hill
3. MANUALES TÉCNICOS Y NOTAS DE APLICACIÓN de diferentes fabricantes.
4. SCHILLING, Donald & BELOVE, Charles,”Electronic Circuits, Discrete and Integrated". Mac, Graw Hill
PREGUNTAS PREVIAS
1. Diseñar un circuito inversor ganancia A V = - 10 cuya impedancia de entrada sea 1k.
2. Diseñar un circuito no inversor ganancia A V = 101.
3. Determinar las características y expresiones para el voltaje de salida del circuito derivador e integrador.
4. Indicar las ventajas y desventajas de amplificador de instrumentación.
5. Realizar el cálculo para hallar la ganancia en modo diferencial y en modo común del circuito de la práctica.
6. Definir CMRR.
7. Determinar el ancho de banda del circuito.
8. Determinar el CMRR del circuito.
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Practica 3. Aplicaciones lineales del amplificador operacional.
Docente: Ing. Julián Ferreira Jaimes
EQUIPO NECESARIO 1 Generador de señales 1 Fuente de voltaje Regulada
1 DVM
1 Osciloscopio
2 Puntas de Osciloscopio X1 3 Conector BNC-Caimán 1 Punta de prueba para DVM
COMPONENTES NECESARIOS
3 Amplificador operacional LF353 3 Amplificador operacional 741 o TL082 Resistencias de ¼ de w (ver circuitos)
No olvide utilizar su bata blanca y procurar zapatos de gomas como calzado en el laboratorio No olvide sus herramientas de trabajo. (Pinzas, pelacables, cables etc.)
DEBEN PRESENTARSE FOTOCOPIAS DE LOS DATASHEETS DE LOS DIFERENTES DISPOSITIVOS A UTILIZAR, SIMULACION Y ANALISIS MATEMATICO DE CADA UNO DE LOS CIRCUITOS, RESPUESTA A LAS PREGUNTAS PREVIAS Y MONTAJE EN EL PROTOBOARD AL PROFESOR, PARA PODER INICIAR EL DESARROLLO PRÁCTICO DEL LABORATORIO.
PROCEDIMIENTO
AMPLIFICADOR INVERSOR DE VOLTAJE
1. Implemente el circuito de la figura 1 utilizando los valores obtenidos en la pregunta previa numero uno. Revise el datasheet del amplificador operacional LM 741 para identificar los diferentes terminales.
2. Aplique como señal de entrada 100mv y mida el voltaje de salida. ¿Cuál es la ganancia del amplificador?
3. Aumente la señal de entrada y obtenga el rango de excursión simétrico a la salida.
¿Corresponde el valor medido previamente con los datos simulados y calculados?,
¿Cuál es el rango de excursión simétrico a la entrada.
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Practica 3. Aplicaciones lineales del amplificador operacional.
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4. Siguiendo el procedimiento realizado en los anteriores laboratorios mida la resistencia de entrada y salida del amplificador inversor de voltaje. Explique las diferencias si las hay con los valores simulados y calculados.
Figura 1. Amplificador inversor.
AMPLIFICADOR NO INVERSOR DE VOLTAJE
5. Implemente el circuito de la figura 2 utilizando los valores obtenidos en la pregunta previa numero dos.
6. Aplique como señal de entrada 100mv y mida el voltaje de salida. ¿Cuál es la ganancia del amplificador?
Figura 2. Amplificador no inversor.
U1 LM741
+ 3
- 2
V+
7 V- 4
OUT 6 OS1 1
OS2 5 V4
FREQ = 1k VAMPL = 100mv VOFF = 0
R1
0
R2
1k VEE
VCC
0
Vout
V1 10v
V2
10v
0
VEE VCC
V1 15v
V2
15v
0
VEE VCC
V5
FREQ = 1k VAMPL = 100mv VOFF = 0
0
U2
LM741 + 3
- 2
V+7 V-4 OUT 6 OS1 1 OS2 5
VEE VCC
R4 R3
0
Vout
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Practica 3. Aplicaciones lineales del amplificador operacional.
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7. Aumente la señal de entrada y obtenga el rango de excursión simétrico a la salida.
¿Corresponde el valor medido previamente con los datos simulados y calculados?,
¿Cuál es el rango de excursión simétrico a la entrada.
8. Siguiendo el procedimiento realizado en los anteriores laboratorios mida la resistencia de entrada y salida del amplificador inversor de voltaje. Explique las diferencias si las hay con los valores simulados y calculados.
EL DIFERENCIADOR
9. Implemente el circuito de la figura 3 y aplique una señal triangular de 10 Vp y una frecuencia de 100 hz.
10. Colocando el osciloscopio en modo dual observe la señal de entrada y la salida.
Confronte estos resultados con los obtenidos en el análisis matemático y la simulación.
11. Varié la frecuencia y amplitud que cambios observa, ¿por qué?.
12. Cambie la señal de entrada por una sinusoidal de la misma amplitud y frecuencia del punto 9, ¿Qué señal de salida se obtiene?. Explique el comportamiento del circuito.
Figura 3. Derivador con amplificador operacional.
EL INTEGRADOR
13. Implemente el circuito de la figura 4 y aplique una señal triangular de 0.6 Vp y una
frecuencia de 1 khz.
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14. Colocando el osciloscopio en modo dual observe la señal de entrada y la salida.
Confronte estos resultados con los obtenidos en el análisis matemático y la simulación.
15. Varié la frecuencia y amplitud que cambios observa, ¿por qué?.
16. Cambie la señal de entrada por una sinusoidal de la misma amplitud y frecuencia del punto 13, ¿Qué señal de salida se obtiene?. Explique el comportamiento del circuito.
Figura 4. Integrador con amplificador operacional.
AMPLIFICADOR DE INSTRUMENTACIÓN
17. Para el circuito de la figura 5, coloque el potenciómetro Rg en 820Ω, R1 = R3 = 1KΩ, R5 = R6 = 12KΩ, R2 = R4 = 10 KΩ, OPAMP TL084.
18. Mida los siguientes parámetros.
A dm = ______________
A cm = _______________
CMRR = ___________
Rango de Excursión = _______
BW = ______
Voltaje de Offset= _____
Desfase= _____
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19. Describa el procedimiento seguido para hallar cada uno de los parámetros anteriores.
Figura 5. Amplificador de instrumentación
20. Compare estos resultados con los datos previos. Si se encuentran diferencias, explique los motivos por los que se presentaron.
21. Varíe el potenciómetro Rg de 1KΩ . Como se afecta la ganancia del amplificador?
Cómo varía el CMRR?
22. Cambie el amplificador operacional TL 084 por un LF353 y realice el mismo
procedimiento anterior ¿Qué espera usted que ocurra con cada uno de los parámetros anteriores?
ANOTACIONES, CONCLUSIONES BIBLIOGRAFÍA Y SUGERENCIAS
R3 VCC
-VCC
Rg Vout
-VCC R5
+
-
LF353 3
2 1
8 4
VA
V1
R4 R2
VCC
VB
+-
LF353 3
2 1
8 4
R1
V2
VCC -VCC
R6
+
-
