LABORATORIO Nº 0 - AMPLIFICADORES OPERACIONALES

“ELECTRÓNICA III”

INGRID DONADO

Ing.

GARCÍA CLAVIJO ANÍBAL

BÁRCENAS GONZÁLEZ ALDAIR

VALEGA VELILLA HAROLD YAMID

Integrantes.

UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR

VALLEDUPAR-CESAR

2014-2

EJERCICIO DE LABORATORIO

Objetivo

Al terminar este, el estudiante debe ser capaz de calcular, disponer de los elementos y medir la ganancia ideal de los amplificadores no-inversores, inversores, entrada diferencial y del seguidor de voltaje. Deberá poder compensar el voltaje de desajuste de un amplificador operacional µA741 “u otro equivalente”.

Equipos

Amplificador operacional µa741 Resistencias de distintos valores Fuente de alimentación ±15v Voltímetro u osciloscopio capaz de medir 5mv D.C Generador de señales Potenciómetro de 10kΩ Protoboard

Marco teórico “Compensación del voltaje de desajuste del µa741”

Al compensar el efecto del voltaje de desajuste generado internamente en un amplificador operacional, es necesario agregar al circuito un voltaje externo que cancele el voltaje interno.La compensación del voltaje de desajuste (Vos) en el amplificador operacional µa741 está

basada en el hecho de que VBE aumenta conforme Ic aumenta. Como se muestra en la figura Nº1Q3 y Q4 son generadores de corriente constante que proporcionan corriente de emisor

a los transistores de entrada Q1 y Q2

respectivamente. La diferencia en los VBEde Q1 y Q2se compensa ajustando la corriente suministrada por los generadores Q3 y Q4. Este ajuste se lleva a cabo en el µa741 conectando un potenciómetro entre las terminales 1-5 “offset null” y el cursor del potenciómetro a –V, como se muestra en la figura Nº2. Al cambiar el cursor del

Figura Nº1 compensación del voltaje desajuste (Vos)

Figura Nº3Conexión para compensar el desajuste

potenciómetro, se modifica la resistencia de e4vtt5yir3w1misor efectiva de los generadores de corriente constante, lo cual hace variar su corriente. Se ajusta el potenciómetro hasta que los VBEdeQ1 y Q2sean iguales, en cuyo

momento queda compensado el voltaje de desajuste.

Procedimiento1. Compensación de desajuste.

a) Conecte el µA741 como se indica figura Nº3.Asegúrese de verificar la conexión de las terminales en las especificaciones del fabricante, antes de conectar la alimentación al amplificador operacional. Observe el voltaje de salida y anote su valor

RTA. V sal .=9,0mVb) Ajuste el potenciómetro de 10kΩ hasta que el voltaje de salida sea cero “0”

RTA. V sal .=0V∧¿Pot=5,88kΩc) Calcule la ganancia en lazo cerrado (Afb) del circuito de la figura Nº3.Aplicando:

RTA. A fb=R fR1

+1=100kΩ10kΩ

+1=11

d) Calcule el voltaje de desajuste antes de que se compensara el circuito. Desconecte el cursor del potenciómetro de compensación mida VSALdebido al Vos y conecte nuevamente.

RTA. V os=V salA fb

=8mV11

=727,27 µV

Figura Nº4. Seguidor de voltaje

Figura Nº2

2. Ganancia del amplificador no inversor.a) Con el circuito dispuesto como en la parte 1, determine el valor de Rfnecesario para obtener una ganancia de amplificador en lazo cerrado, primero de 10 y luego de 100.

RTA. Para una ganancia de 10

A fb=R fR1

+1→10=R f10kΩ

+1→R f=90kΩ≅ 100kΩ

Para una ganancia de 100

A fb=R fR1

+1→100=R f10kΩ

+1→R f=990kΩ≅ 1MΩ

b) Ponga esos valores en el circuito, retire la conexión a tierra de la entrada no inversora y mida la ganancia ca en lazo cerrado.

RTA. Para la ganancia de 10

V sal=12,77V V ent=1,13V A fb=12,77V1,13V

=10,91

Para la ganancia de 100

V sal=12,83V V ent=0,12V A fb=12,83V0,12V

=106,91

c) Para el valor de Rf=500kΩ, calcule el valor de R1=? Necesario para obtener una ganancia de 11 en lazo cerrado.

RTA. A fb=R fR1

+1→11=500kΩR1

+1→R f=50kΩ

d) Mira la ganancia ca en lazo cerrado usando este valor de R1

RTA.V sal=12,77V V ent=1,13V A fb=12,7V1,13V

=11,30

e) Con la ganancia (Afb) fijada en 11, calcule y mida el voltaje de salida con un voltaje de entrada de 0,5V cd. Observe la polaridad de salida.

RTA.TeóricoHacemos LCK para determinar el valor del voltaje de salida

−1,7mV10kΩ

+V o−1,7mV100kΩ

=0→V o=18,7mV∧¿V ent=1,7mV

A fb=11

Practico

V o=16mV∧¿V ent=1,7mV→ A fb=16mV1,7mV

=9,41

3. Seguidor de voltaje

a)Conecte el circuito como se indica en la Figura Nº4, pero no retire la compensación de voltaje de desajuste.b)Aplique una señal de voltaje (ca y luego cd) a la entrada y mida y anote los voltajes

de entrada y salida ¿hasta qué punto coinciden las relaciones V salV ent

de las dos señales?

RTA. Señal dc

V o=0,5V∧¿V ent=0,5V →A fb=0,5V0,5V

=1

Señal ac

V o=0,5V p∧¿V ent=0,5V p→A fb=0,5V p

0,5V p

=1

c) Conecte una resistencia entre las salida y la entrada inversora, como se indica en la Figura Nº5 y repita el paso b). ¿varia la ganancia de voltaje en lazo cerrado? ¿Por qué, o por qué no?RTA. Señal dc

V o=0,5V∧¿V ent=0,5VLa ganancia en lazo cerrado no varia por las condiciones de funcionamiento del operación que dice que la entrada inversora y la entrada no inversora sus corrientes que entran en esa terminales son iguales a cero y cumpliendo con la ley de ohm en la resistencia que se le agrega no circula ninguna corriente entonces el voltaje presente en esa resistencia será igual a cero y al no haber caída de voltaje en esa resistencia el voltaje de entrada se reflejara en la salida de nuestro amplificador. Señal acSucede lo mismo que en la señal dc

V o=0,5V p∧¿V ent=0,5V p

4. Amplificador inversor

Figura Nº5.Resistencia de retroalimentación seguidor de voltaje

Figura Nº6.Amplificador inversor Figura Nº7.Amplificador de entrada diferencial

a) Conecte el µA741 con la configuración que se ve en la Figura Nº6. con la compensación de Vos en el circuito.

b) Calcule la ganancia (Afb) del circuito Nota: A fb=R fR1

¿hasta qué punto coincide las

ganancias con los valores de R1 y Rf usados en el amplificador no inversor?c) Calcule el valor de R1 necesario para fijar una ganancia de 20 con Rf=200kΩ. calcule y mida Afbcon estos valores de R1 y Rf.

RTA. A fb=R fR1

=R1=200kΩ20

=10kΩ

d) Haga Rf=100kΩ y R1=10kΩobserve el valor de polarización del voltaje de salida con una entrada de 0.5V dc.

5. Amplificador de entrada diferenciala) Conecte el circuito que se muestra en la Figura N°7 (verifique que Vos este compensado) Notas:b) Calcule y mida el voltaje de salida con V 1=+0.2V cd yV 2=−0 ,3V cd . Se puede usar un divisor de voltaje o un