amplificadores operacionales

Pontificia Universidad Catlica del Per

Estudios Generales Ciencias

Seccin Electricidad y Electrnica

Laboratorio de Circuitos Elctricos 1 Ciclo 2015-2 Pgina 1

Laboratorio N 4

Amplificadores Operacionales

I. OBJETIVOS

Verificar el comportamiento de un amplificador operacional como seguidor y sumador, empleando diferentes tipos de onda: cuadrada, triangulare y sinusoidal.

Verificar el comportamiento del amplificador operacional en regin lineal y saturacin.

Utilizar adecuadamente el generador de seales y el osciloscopio.

II. AMPLIFICADOR OPERACIONAL

La Figura 1 muestra los esquemas del smbolo, conexin de los terminales de alimentacin y el circuito

equivalente del amplificador operacional (OpAmp):

a) Smbolo b) Smbolo con terminales

de alimentacin c) Circuito equivalente

Figura 1

El amplificador operacional ideal tiene las siguientes caractersticas:

Ganancia de Lazo abierto infinito ( = )

Resistencia de entrada infinito ( = )

Resistencia de salida nula ( = 0 )

A partir de estas caractersticas ideales, se pueden deducir otras muy importantes:

Dado que la resistencia de entrada es infinita, entonces, no fluye corriente en las entradas inversora y no inversora del OpAmp (las corrientes de entrada son nulas).

El voltaje de la entrada inversora y no inversora son iguales cuando existe realimentacin negativa.

A continuacin, se muestra el diagrama de pines y funciones para el amplificador operacional LM741.

1. Ajuste de cero 2. Entrada inversora (v - ) 3. Entrada no inversora (v + ) 4. Alimentacin negativa (VEE) 5. Ajuste de cero 6. Salida (Vo) 7. Alimentacin positiva (VCC) 8. Sin conexin.

Figura 2





IMPORTANTE: En los circuitos implementados en el laboratorio, el OpAmp estar alimentado con

fuentes de +15 V y 15 V. Dichas fuentes no estn indicadas en los circuitos.

En la regin de saturacin, el amplificador operacional presenta las siguientes caractersticas:

El voltaje de salida, llamado voltaje de saturacin, estar entre 1 a 2 V menor que la alimentacin. Adems, el OpAmp se comporta como un comparador.

Ahora, se cumple que v v +.

En la Figura 3, la pendiente de la recta es la ganancia del OpAmp en dicha configuracin (zona lineal).

Figura 3. Comportamiento del OpAmp para la configuracin no inversor: a) ideal, b) real

A. GENERADOR DE SEALES BK PRECISION

En el presente laboratorio se usar el generador de seales para obtener una onda a una determinada

frecuencia.

Para ello realizamos lo siguiente

1. Encender el generador de seales.

2. Seleccionar el tipo de onda de salida (senoidal, cuadrada o triangular).

3. Hallar la frecuencia a utilizar y luego elegir una escala superior de la hallada.

PeriodoFrecuencia

1

4. Girar la perilla de frecuencia hasta

ajustarlo al valor

deseado.

5. Conectar la salida OUTPUT al canal 1

(o 2) del

osciloscopio.

6. Ajustar la amplitud mediante la perilla

correspondiente, para

ello debe ayudarse

del osciloscopio.

Figura 4. Generador de seales a utilizar.





B. USO DEL OSCILOSCOPIO

Se usar el osciloscopio para observar el comportamiento y las caractersticas de una determinada

seal en el tiempo: su forma de onda, el valor mximo, frecuencia, perodo, entre otros.

Los pasos a seguir para la lectura de las caractersticas de las seales son las siguientes:

1. Encender el osciloscopio.

2. Usando las puntas de osciloscopio, conectar a los canales del osciloscopio las seales a analizar

(Canal 1, 2, 3 4)

3. Presionar el botn AUTOSET, para ajustar la escala y apreciar mejor las seales. Las seales aparecen en la pantalla azul y son de diferentes colores dependiendo del canal que se ha utilizado.

4. Presionar el botn MEASURE, para mostrar las caractersticas de la onda. Los datos se encuentran

en la parte derecha de la pantalla azul.

5. Usar los botones de lado izquierdo para elegir la seal o caracterstica que se quiere leer.

6. El valor de la escala de voltaje para cada onda y la escala de tiempo utilizada se encuentra en la

parte inferior de la pantalla azul.

Figura 5. Osciloscopio a utilizar con los pasos a seguir para la lectura.

III. MATERIALES Y EQUIPOS

Multmetro.

Mdulo analgico.

Generador de seales.

2 Puntas de generador.

Osciloscopio.

2 Puntas de osciloscopio.

Los valores de las resistencias y los voltajes sern dados por sus jefes de prctica

01 CI uA741 o LM741.

1 Led.





IV. PROCEDIMIENTO

Ensayo A. Seguidor de voltaje

La Figura 6 muestra la configuracin de un OpAmp como seguidor de voltaje. Cul ser su ganancia en

esta configuracin?

Figura 6. Seguidor de voltaje

La Figura 7 muestra un circuito que contiene una fuente de voltaje V1 con una resistencia interna de 2

k (encerrado en lneas punteadas).

Figura 7

1. Con el mdulo analgico apagado, implemente el circuito de la Figura 7.

SOLO PODR CONTINUAR CUANDO EL JP DE EL VISTO BUENO DE SUS CONEXIONES

2. Mida los valores de voltajes a la salida de la fuente () y el voltaje en el led.





3. Coloque el seguidor de voltaje, entre la fuente de voltaje y la carga, tal como indica la Figura 8.

Figura 8


4. Mida los valores de voltajes a la salida de la fuente () y el voltaje en el led.

5. Compare los resultados de ambas mediciones y describa brevemente los resultados obtenidos.

Ensayo B. Amplificador sumador inversor

1. El valor del voltaje a utilizar se indicar durante el desarrollo del laboratorio.

2. Usando el potencimetro interno del mdulo analgico obtener una seal que sea la tercera parte en

amplitud que la seal


Figura 9

4. Use las puntas del osciloscopio y conecte vo al canal 1 del osciloscopio.


5. Dibuje las seales de entrada y salida del OpAmp.





Ensayo C. Comportamiento del Amplificador Inversor

1. Los valores de voltaje y resistencia a utilizar se indicarn durante el desarrollo del laboratorio.


Figura 10


3. Con el mismo valor de R2, dibuje las seales de entrada y salida del OpAmp para cada dado.

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