UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDERESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA, ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES

ELECTRÓNICA BÁSICALABORATORIO 11. AMPLIFICACION DE SEÑALES CON AMPLIFICADORES OPERACIONALES

LAURA MARCELA JOYA HERRERA COD. 2071762SIDNE STEFANY RODRIGUEZ CAMACHO COD. 2071760ANA MARÍA PINILLA TORRES COD. 2071743

BUCARAMANGA, 17 DE AGOSTO DEL 2010

OBJETIVO GENERALSe experimentó con los amplificadores operacionales.OBJETIVOS ESPECÍFICOS

1. Se comprobó el límite de la tensión máxima de salida en un A.O.2. Se comprobó que la ganancia de la amplificación depende de las resistencias externas

conectadas al A.O. y no de parámetros internos.3. Se experimentó con el amplificador no inversor.4. Se experimentó con el amplificador no inversor.

RESULTADOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS

Amplificador inversorSe monto el amplificador inversor como se mostraba en la guía de trabajo. Los parámetros que se tuvieron en cuenta fueron para el montaje fueron los siguientes:

R1=10K R2=100K Vi=0.5sen 2π1000t (V) Vcc=+/-12V RL=10K

Se conecto el osciloscopio y el generador de funciones al amplificador operacional (741). Se midió con el CH1 A Vi y con CH2 a Vo y se obtuvieron los siguientes resultados:Vopp=10.4; Vipp =1.06 VSe calculo la ganancia usando estos valores medidos:

G= Vopp/ Vipp=9.8

Por otro lado también se calculo la ganancia mediante la razón de las resistencias R1 Y R2:

G= R2/R1= 10

Si comparamos las ganancias llegamos a la conclusión de que son aproximadamente del mismo valor, por lo tanto:

Vopp/ Vipp ≈ R2/R1

Teniendo en la pantalla del osciloscopio el CHI Y CH2 activados, se tomo una fotografía de la pantalla:

Mirando la fotografía se puede notar que el defasaje de las ondas es de 180 grados. Esto es característico en los circuitos con amplificadores inversores.

Posteriormente se fue aumentando lentamente Vi hasta el momento antes de que se empiece a recortar las señal de salida. Se midieron Vipp y Vopp y se obtuvieron los siguientes resultados:

Vipp= 2.04 VVopp= 20.4 V

Con estos nuevos datos se calculo de nuevo la ganancia:

G=20.04/2.04 =9.82

Usando este valor de ganancia calculado, se calculo el máximo valor de R2 para que no haya recorte de señal a la salida, si R1= 10K, y Vi =0.5 sen 2π 1000t (V)

G x R1= R 2max

9.82 X 10 = R 2max

R max = 98.2 K

Si comparamos el valor calculado con el valor teórico de la resistencia 2 (100K) podemos notar que el valor calculado se acerca bastante al teórico, y por lo tanto el máximo valor R2 para que no haya recorte de señal de salida debe ser aproximadamente el mismo valor de la resistencia R2 utilizada.

Posteriormente a esto, se ajusto con el osciloscopio para que Vi =2 sen 2 π 1000t (V) y se tomo una fotografía de los CH1 Y CH2 al mismo tiempo, y además se tomaron los valores de Vipp y Vopp.

Fotografía 1.

Vipp= 4.00V

Vo= 21.6 V

Observando la fotografía 2. se puede observar que al aumentar la amplitud de la señal de salida, esta sufre un recorte, que hace que la onda se asemeje a una onda rectangular.

Amplificador no inversor

Se monto el amplificador no inversor como se mostraba en la guía de trabajo. Los parámetros que se tuvieron en cuenta fueron para el montaje fueron los siguientes:

R1=10K R2=100K Vi=0.5sen 2π1000t (V) Vcc=+/-12V RL=10K

Se conecto el osciloscopio y el generador de funciones al amplificador operacional (741). Se midió con el CH1 A Vi y con CH2 a Vo y se obtuvieron los siguientes resultados:Vopp=10.5 Vipp =0.97 V

Se calculo la ganancia usando estos valores medidos:

G= Vopp/ Vipp= 10.82

Por otro lado también se calculo la ganancia mediante la razón de las resistencias R1 Y R2:

G= R2/R1= 10

Fotografía 2.

Mirando los valores obtenidos se puede observar que son muy cercanos, como se esperaba que fueran, para que se cumpliera la relación de:

Vopp/ Vipp ≈ R2/R1

Al igual que para el amplificador inversor, se tomo una fotografía al CH1 Y CH2 al mismo tiempo, y se observo que el defasaje entre las ondas era de 0 grados algo característico en los amplificadores no inversores.

Posteriormente se fue aumentando lentamente Vi hasta el momento antes de que se empiece a recortar las señal de salida. Se midieron Vipp y Vopp y se obtuvieron los siguientes resultados:

Vipp= 2.24Vopp= 19.6

Con estos nuevos datos se calculo de nuevo la ganancia:

G=19.6/2.24 = 8.75

Usando este valor de ganancia calculado, se calculo el máximo valor de R2 para que no haya recorte de señal a la salida, si R1= 10K, y Vi =0.5 sen 2π 1000t (V)

G x R1= R 2max

8.75X 10 = R2 max

R max = 87.5 K

Fotografía 3.

Si comparamos el valor calculado con el valor teórico de la resistencia 2(100K) podemos notar que el valor calculado se aleja un poco al teórico, y por lo tanto el máximo valor R2 para que no haya recorte de señal de salida debe ser algo menor del valor de la R2 utilizada.

Posteriormente a esto, se ajusto con el osciloscopio para que Vi =2 sen 2 π 1000t (V) y se tomo una fotografía de los CH1 Y CH2 al mismo tiempo, y además se tomaron los valores de Vipp y Vopp.

Vipp= 4.2 V

Vo= 21.4 V

Observando la fotografía 2. Se puede observar que al aumentar la amplitud de la señal de salida, esta sufre un recorte, que hace que la onda se asemeje a una onda rectangular.

Consulta Investigue la aplicación práctica de los amplificadores operacionales.

Los amplificadores operacionales tienen grandes aplicaciones en nuestra vida cotidiana como por ejemplo:

Calculadoras analógicas Filtros Preamplificadores y buffers de audio y video Reguladores Conversores Evitar el efecto de carga Adaptadores de niveles

Fotografía 4.

Calculadoras analógicas

Los números, en estas máquinas, están representados por magnitudes físicas (potenciales o corrientes eléctricas, rotación de determinados ejes, etc.); las relaciones entre los primeros se sustituyen por las correspondientes relaciones entre las segundas y, por consiguiente, un proceso matemático se transforma en un proceso operativo sobre ciertas magnitudes físicas, conducente a un resultado físico que corresponde, precisamente, a la solución matemática buscada. Por tanto, una máquina de este tipo crea, por analogía, un modelo físico del problema matemático que se trata de resolver. De ahí el calificativo dado a estas máquinas. Un ejemplo sencillo de máquina analógica es la regla de cálculo. En ésta, las magnitudes físicas son longitudes pero no representan los números sino sus logaritmos; por consiguiente, la suma de dos longitudes representará el producto de dos números. Las máquinas analógicas, por el principio mismo en que se fundan, tienen, en general, un campo restringido de aplicación. Para cada tipo de problema se puede obtener una analogía determinada y, por tanto, construir la máquina correspondiente que, en general, no servirá para otro proceso matemático distinto. Así, existen analizadores diferenciales cuyo objeto es la integración de ecuaciones diferenciales, máquinas para resolver sistemas de ecuaciones algebraicas, etc. En las calculadoras electrónicas, las variables matemáticas están representadas por tensiones eléctricas que pueden variar de forma continua. El elemento fundamental es el amplificador operacional. Consiste en un amplificador (v.) de corriente continua de ganancia elevada, con realimentación de tensión a través de una impedancia Z (fig. 1) y con una o varias impedancias Zs conectadas en la entrada del mismo. Mediante estos amplificadores se pueden realizar las operaciones de inversión de signo, suma, multiplicación por constante e integración.

Amplificadores de audio

Un amplificador de audio es el que está diseñado para amplificar de forma relativamente plana o sea lineal, todas las señales de audio frecuencia (AF). Como sabemos, estas señales están comprendidas entre 10 y 20,000 ciclos por segundo. Cuando utilizamos un amplificador para la voz y no para música, no se requiere un ancho de banda amplio, en vista que la voz humana solo tiene sonidos que comprenden de 200 y 2,700 ciclos.

CONCLUSIONES La ganancia de amplificación depende únicamente de las resistencias externas

conectadas al amplificador operacional y de los parámetros internos. El amplificador inversor se denomina inversor ya que la señal de salida es igual a la

señal de entrada (en forma) pero con la fase invertida 180 grados. En el amplificador no inversor el defasaje entre la señal de salida y de entrada es de 0

grados. La tensión de salida es proporcional a la tensión de entrada, siendo el factor de

proporcionalidad una constante que se definió con las resistencias R1 y R2. El amplificador no inversor se denomina no inversor ya que la entrada y la salida son

del mismo signo (no inversor)

BIBLIOGRAFIA

http://www.canalsocial.net/ger/ficha_GER.asp?id=11872&cat=tecnologia http://www.electronica2000.com/amplificadores/amplif.htm http://es.wikipedia.org/wiki/Amplificador_operacional