El presente trabajo práctico tiene como finalidad comprender el uso del amplificador operacional realimentado . Por otra parte observaremos el funcionamiento / caracterizticas de las 3 configuraciones básicas que posee un amplificador operacional .
Circuito a utilizar
Lista de componentes
- 2 Capacitores electrolíticos de 100 uF x 25 V
- 2 Capacitores cerámicos de 100 nF
- 1 Resistor de 150KΩ
- 2 Resistores de 10KΩ
- 1 Resistor de 1KΩ
- 1 Circuito Integrado LM741
- 1 Circuito Integrado TL081
- 2 resistores de 5K6Ω
- Cable o alambre para conexiónes
1) Armar el circuito del amplificador Inversor
Lo que haremos a continuacion será armar el circuito en el protoboard , para luego realizar las correspondientes mediciones .
2) Ajustar el generador de señales de tal forma que entregue una tensión continua. Usar el control de offset para variar la tensión proporcionada
Utilizando el control de offset variaremos la tensión aplicada en Vs de nuestro amplificador operacional ( entrada ) y obrservaremos / mediremos los valores correspondientes en Vo ( salida ) .
Para controlar los valores obtenidos utilizaremos un multimetro o tester . Debajo , se mostrará la tabla con los valores obtenidos :
Vs [V] Vo [V] -1 11,17 -0.8 11,15 -0.6 10,4 -0.4 7,4 -0.2 5 0* 16m 0.2 -2,44 0.4 -5,63 0.6 -8,69 0.8 -9,84 1 -9,91
* Para realizar esta medición desconectar el atenuador del
amplificador y conectar la entrada Vs del
amplificador a tierra.
3) Graficar la tensión
de salida Vo en función de la de entrada Vs. Marcar en ese gráfico
las zonas de amplificación lineal, de saturación, y la tensión de
offset.
4) Reformar el circuito
anterior con el objeto de anular la tensión residual de offset a la
salida del amplificador. Armar el circuito y verificar que la
tensión de salida puede ser anulada.
A
continuación lo que haremos es intentar anular la tensión residual del
Ofsset en nuestro circuito amplificador . Para ello utilizaremos ciertos
valores de resistores que conectaremos en el terminal no inversor del
mismo .
Los valores que utilizamos en las mediciones fueron : 1KΩ , 5K6Ω , 10KΩ y 100KΩ . A continuación se verá una tabla en la cual se aprecian los valores de tensión obtenidos con dichos valores de resistores.
Al
observar que variando los valores de resistores el ofsset no disminuia ,
nos dimos cuenta que al poner el terminal no inversor en cortocircuito (
0V ) , lo que lograbamos es tener un Ofsset practicamente minimo a la
salida del AO
- Resistor [KΩ]Vo [mV]14,35,62,710-0,42100-47,9
5) Dibujar el circuito y colocar sobre el mismo gráfico el valor medido. Explicar porque un resistor en el terminal no inversor ayuda a disminuir esa tensión y no influye en el cálculo de la ganancia de tensión del amplificador.
El valor del resistor no modifica la ganancia de nuestro circuito , debido a que la misma no se necesita para lograr la amplificación de dicho sistema .
Esta explicación se puede afirmar mediante la siguiente fórmula :
Esta explicación se puede afirmar mediante la siguiente fórmula :
Avs = - ( R2 / R1 )
Debajo se mostraran las 2 imágenes que corresponden a dicha medición .
Cabe recordar que para esta medición es necesario utilizar los 2 canales de nuestro osciloscopio digital .
6) Ajustar el generador
para que entregue una señal senoidal Vs=50 mVpp (pico a pico) con
una frecuencia de 1 KHz. Verificar que la fase de la señal de
entrada es opuesta a la de salida y que la ganancia de tensión se
mantiene constante a pesar de imponerle una señal senoidal de 1
KHz.
A continuación le asignaremos al generador de funciones una señal senoidal con 50 mV pico a pico , una frecuencia de 1KHz y observaremos el comportamiento del circuito al inyectarle dicha señal .
Debajo se mostraran las 2 imágenes que corresponden a dicha medición .
Cabe recordar que para esta medición es necesario utilizar los 2 canales de nuestro osciloscopio digital .
7) Reemplazar el LM741
por el TL081. Comentar si existe alguna variación en el
funcionamiento del circuito.
Reemplazaremos nuestro amplificador operacional LM741 por un TL081 y mediremos nuevamente para ver si el circuito sufre algun cambio o variación .
A continuación se verá la imágen de dicha medición , en donde seaprecia que no sufre ningúna variación a pesar del cambio de componente .
8) Usando el LM741 ensayar ahora el amplificador, aumentándole la frecuencia del generador hasta 1 MHz. Verificar que la ganancia de tensión deja de responder al cociente entre R2 y R1.
Al aumentarle al amplificador operacional LM741 , la frecuencia ( hasta 1 MHz ) observaremos los cambios que se producen en dicha señal del componente . Debajo se mostraran las imagenes correspondientes a dicha medición
Nota : Para ver con mayor nitidez la imagen , hacer click en la misma
9) Volver a ajustar el
generador de señales a 1 KHz y medir la impedancia de entrada del
amplificador inversor visto desde los terminales de entrada de Vs,
utilizando el método de la máxima transferencia de energía.
Ajustando el generador de señales a 1KHz de frecuencia , medimos la impedancia de entrada del amplificador inversor y el resultado fue una impedancia de 9K1Ω
Sabiendo que G(dB) = 20 log Avs y reemplazando los valores anteriores despejamos Avs :
Teniendo la Avs del sistema , lo que nos queda por calcular son las resistencias de realimentacion de nuestro circuito no inversor .
Recordando que para dicha configuración la ganancia ( Avs ) esta dada por la realimentación , entonces mediante la siguiente ecuación despejaremos Rf :
Nota : Como valor de R se adaptó un resistor de 680Ω
Datasheet del amplificador operacional LM741 :
Datasheet del amplificador operacional TL081 :
http://www.ti.com/lit/ds/snosbw6a/snosbw6a.pdf
Nota: En este trabajo práctico no realizamos demostración teórica debido a que el contenido de dicho trabajo fue expuesto en la demostracion teorica del trabajo practico N° 7 ( Restador )
Para la realización del presente trabajo práctico , utilizamos las páginas y textos que daremos a conocer a continuación :
En esta práctica aprendimos el uso general del amplificador operacional realimentado , ademas de verficar y comprender sus caracterizticas mas salientes .
Por otra parte conocimos 3 de sus configuraciones básicas .
Por ultimo y mas importante , pusimos en práctica la realización de cálculos necesarios para obtener diferentes ganancias de salida
10) Usando un
amplificador operacional, diseñar un amplificador no inversor que
gane en tensión 26 dB sobre una carga de 1 KΩ , en un rango de
frecuencias que va desde continua hasta 1 KHz. La tensión máxima
de entrada es de 1 Vpp. Explicar los criterios usados para la
elección de los componentes externos.
A partir de los datos que conocemos ( una ganancia de 26 dB del sistema y una tensión de entrada de 1 Vpp ) lo que haremos es diseñar un amplificador no inversor mediante la siguiente fórmula :
Sabiendo que G(dB) = 20 log Avs y reemplazando los valores anteriores despejamos Avs :
Teniendo la Avs del sistema , lo que nos queda por calcular son las resistencias de realimentacion de nuestro circuito no inversor .
Recordando que para dicha configuración la ganancia ( Avs ) esta dada por la realimentación , entonces mediante la siguiente ecuación despejaremos Rf :
Nota : Como valor de R se adaptó un resistor de 680Ω
11) Armar el
amplificador diseñado en el punto anterior y verificar esa
ganancia. Resumir las mediciones obtenidas en un cuadro donde se
lean los valores medidos con los calculados expresando las ganancias
en veces y en dB .
Una vez diseñado y armado el circuito en nuestro protoboard , el próximo paso es verificar su ganancia tanto teoricamente como en la práctica . Para ello realizaremos las debidas mediciones y volcaremos dichos datos en la tabla que se encuentra debajo .
- _VecesdBCalculado1924Medido2125,2
12) Dibujar el circuito
esquemático.
Datasheet del amplificador operacional LM741 :
Datasheet del amplificador operacional TL081 :
http://www.ti.com/lit/ds/snosbw6a/snosbw6a.pdf
Nota: En este trabajo práctico no realizamos demostración teórica debido a que el contenido de dicho trabajo fue expuesto en la demostracion teorica del trabajo practico N° 7 ( Restador )
Bibliografia
Para la realización del presente trabajo práctico , utilizamos las páginas y textos que daremos a conocer a continuación :
- Pagina de Internet : http://es.wikipedia.org
- Pagina de Internet : http://www.unicrom.com
- Revista / Fascìculo Electrónica enciclopedia práctica
Conclusiones
En esta práctica aprendimos el uso general del amplificador operacional realimentado , ademas de verficar y comprender sus caracterizticas mas salientes .
Por otra parte conocimos 3 de sus configuraciones básicas .
Por ultimo y mas importante , pusimos en práctica la realización de cálculos necesarios para obtener diferentes ganancias de salida
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