Informe presentado al Ing. Leonardo Antonio Bermeo Varón

AMPLIFICADOR OPERACIONAL

Fecha de entrega 29/09/2017

Jhon Alexander Morales

Ariana Lucia Rocha Méndez

Uriel Edison Hoyos

Universidad Santiago de Cali

Informe presentado al Ing. Leonardo Antonio Bermeo Varón

e-mail: Leonardo.bermeo00@usc.edu.co

Resumen Ejecutivo: En la presente practica de laboratorio se presenta un acercamiento teórico y experimental de las aplicaciones lineales de los amplificadores operacionales y el reconocimiento de sus componentes dentro de los circuitos integrados; haciendo uso de herramientas operativas como el osciloscopio, fuente de poder y generador de señales y del software multisim para su respectiva simulación.

Palabras claves: Amplificador operacional, polarización, circuito integrado, señales, ganancia, impedancia

1. INTRODUCCION

Con el desarrollo de las nuevas tecnologías el uso de los amplificadores operacionales (A.O) juega un papel importante en los circuitos integrados, dado que, sus características funcionales permiten la versatilidad en configuraciones.

A partir de 1955, con el reemplazo del amplificador operacional ambiguo de válvulas por el amplificador operacional con transistores, se generó un mejoramiento que llevó a ampliar la eficiencia y eficacia en las aplicaciones del A.O como dispositivo lineal  en los campos de control industrial, instrumentación nuclear y médica. (Hoz, 2008)

En este orden de ideas, la función sustancial del A.O es amplificar la diferencia entre dos señales en sus terminales de entrada (inversora y no inversora); éste funcionamiento en modo diferencial permite el manejo diverso de circuitos integrales, en base a un “modelo ideal, expuesto a continuación:

[pic 1]

Imagen 1: modelo ideal del A.O (Junior, 1991)

Las características funcionales que describen su funcionamiento son: (Bermeo, 2017)

1. Dispositivo analógico lineal
2. Ganancia de tensión prácticamente infinita
3. Una entrada inversora, produce en el terminal de salida una señal en contratase ( 180°) respecto de la señal aplicada en la entrada
4. Una entrada no inversora, produce en la salida una señal en fase con aquella aplicada en la entrada
5. Impedancia de salida casi nula (cero)
6. Impedancias de entrada infinitas

Por consiguiente, la presente práctica de laboratorio pretende realizar un acercamiento teórico y experimental del funcionamiento del amplificador operacional, en cada una de las configuraciones básicas: inversor, no inversor, seguidor y sumador; las cuales se analizarán detalladamente en el trabajo.

1. MÉTODOS Y MATERIALES

Para el desarrollo de la práctica de laboratorio se utilizaron los siguientes materiales

• Amplificador operacional LF353

[pic 2]

• Resistencias de  1kΏ, 2kΏ, 5kΏ y 10kΏ, para los circuitos propuestos por el docente.
• Osciloscopio

[pic 3]

• Fuente de voltaje

[pic 4]

• Generador de señales

[pic 5]

• Software multisim
• Multímetro

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• Protoboard

[pic 7]

Se realizaron los montajes de las configuraciones de los circuitos integrados propuestos por el docente, satisfaciendo el objetivo 1 de la práctica correspondiente a: implementar y analizar circuitos con amplificadores operacionales lineales.

1. DISCUSIÓN

Previamente, se realizó el montaje y simulación de los circuitos con las configuraciones básicas del amplificador operacional: inversor, no inversor, seguidor y sumador; en el software multisim para corroborar la teoría del amplificador operacional; obteniendo:

Por consiguiente, a manera experimental, se realiza el montaje de la configuración del amplificador inversor donde Rf: 10kΏ y Ri: 1kΏ, haciendo una barrida en los voltajes de entrada que varían de 0 mv a 450mv en tres frecuencias de señal: 200Hz, 2KHz y 20KHz.

[pic 12]

Para calcular la ganancia A y el voltaje de salida Vo, se tiene que:

[pic 13]

[pic 14]

Dado lo expuesto anteriormente, se obtiene:

[pic 15]

Imagen 2: montaje en la Protoboard, parte superior configuración amplificador inversor (Bermeo, 2017)

Se realizan los cálculos correspondientes para obtener el valor de la ganancia:

[pic 16]

[pic 17]

Cabe resaltar que el signo negativo hace referencia a un desfase de 180°.

Se alimenta el amplificador con ±5v y se observa el resultado de salida con ayuda del osciloscopio, teniendo en cuenta las frecuencias aplicadas respectivamente:

Cuando la señal de salida llega a los niveles de alimentación máximo, se comienza a observar una saturación, visualmente la señal senoidal se comienza a colocar cuadrada en cada pico. Una vez saturada la señal el A.O no puede amplificar más:

[pic 21]

Para continuar, se genera un conjunto representativo de datos correspondientes a Vo, se realizan los cálculos para obtener error absoluto, error relativo y la alinealidad con respecto a la pendiente determinada por Vi vs Vo, tabulándolo en relación a las frecuencias aplicadas de: 2Hz, 2KHz y 20KHz respectivamente; obteniendo:

[pic 22]

[pic 23]

 Se observa que con una frecuencia de  203 Hz, la señal comienza a saturarse en 420mv.

[pic 24]

[pic 25]

Se visualiza que con una frecuencia de 2KHz, la señal se comienza a saturar  en 440mv:

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