Informe de amplificador operacional

1. UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA
Amplificador Operacional
Andrés Felipe Duran Torres, Edison Rincón
Universidad Militar Nueva Granada
Bogotá-Colombia
u1801901@unimilitar.edu.co
u1801976@unimilitar.edu.co
Abstract: Gracias a la práctica no solo podremos aprender a
montar un AO, también el uso de generador de
In this laboratory practice the user will know the
señales, osciloscopio y la manera de realizar una
meaning and the way of utilization of the
fuente dual de voltaje necesaria para realizar
operational amplifier. The first point will be
correctamente las conexiones del AO sin realizar
meeting the theoretical aspect of this electronic
ningún daño, además de la interpretación de las
device, with all the models which can be built,
señales y cálculos matemáticos.
models like inverse, no inverse, adder, receiver
and voltage follower. The second point will be
building these models with all the necessary
II. MARCO TEORICO
devices, either electronic machines like the
oscilloscope and signal generator, or little pieces Amplificador operacional
which can be coupled to the protoboard like El amplificador operacional es un circuito
connection cable, resistor etc. electrónico que consiste generalmente de una
The objective of this laboratory practice will be primera etapa que proporciona ata ganancia de
the teaching of the properties and behavior of the voltaje, y no última etapa que presenta baja
OA and the rightly way of interpret this properties imperancia de salida, todas acopladas
and this behavior directamente de manera que funciona como un
amplificador de voltaje diferencial de muy alta
I. INTRODUCCION ganancia capas de operar en DC .
Un amplificador operacional es un circuito
integrado capaz de realizar diferentes funciones
con pocos componentes, dentro de la práctica
podremos comprobar funciones como: inversor,
no inversor, sumador, restador y seguidor de
voltaje, esta comprobación se podrá realizar de
manera teórica con las ecuaciones
correspondientes a cada función y de manera
experimental construyendo cada modelo y
generando su señal en el osciloscopio. Para el
montaje de estas funciones se tendrá en cuenta un
diagrama guía (datasheet) que nos permite saber
dónde hacer las conexiones de cada uno de los fig. 1. Tomado de
componentes necesarios. http://iniciativapopular.udg.mx/muralmta/mrojas/cursos
/elect/apuntesdefinitivos/UNIDAD3/3.1.pdf
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1. Terminal inversora.
2. Terminal no inversora.
3. Terminal de alimentación positiva.
4. Terminal de alimentación negativa.
5. Terminal de salida.
Características
1. La resistencia de entrada tiende a infinito.
Fig. 3. Tomada de
2. Las corrientes entrantes a las terminales http://www.hcdsc.gov.ar/biblioteca/ises/tecnologia/
inversora y no inversora son 0. informatica/amplificador%20operacional.pdf
3. Los Voltajes v1 y v2 son iguales.
4. Los dos puntos anteriores suceden si hay La ganancia del amplificador no inversor se
resuelve a partir de las siguientes ecuaciones:
realimentación negativa en el amplificador
operacional.
Configuraciones
Amplificador inversor Resultando que:
Amplificador sumador
Permite sumar algebraicamente varias señales
analógicas.
Fig. 2. Tomada de
http://www.hcdsc.gov.ar/biblioteca/ises/tecnologia/
informatica/amplificador%20operacional.pdf
La ganancia del amplificador inversor se
obtiene analizando el amplificador de una
manera ideal, si las corrientes en la entrada es
0 se cumple:
Fig. 4. Tomada de
http://www.hcdsc.gov.ar/biblioteca/ises/tecnologia/
Sustituyendo tenemos:
informatica/amplificador%20operacional.pdf
El término inversor es debido al signo
negativo de la expresión que indica un
desfase de 180° entre la entrada y la salida.
Amplificador no inversor
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Amplificador restador Amplificador seguidor de voltaje
Fig. 6. Tomada de
http://www.hcdsc.gov.ar/biblioteca/ises/tecnologia/
Fig. 5. Tomada de informatica/amplificador%20operacional.pdf
http://www.hcdsc.gov.ar/biblioteca/ises/tecnologia/
informatica/amplificador%20operacional.pdf Reproduce en su salida el voltaje en su
entrada no inversora, alta impedancia de
entrada y baja de salida.
Aplicando las propiedades:
Se toma un vx como:
Despejando Vi:
Se usa en la ecuación:
El término 1/A es igual a 0 ya que A es
infinita y la ecuación queda:
Datasheet
Al despejar vo la ganancia es:
Con esta expresión se indica como el voltaje
de salida es función de la diferencia de
voltajes de entrada. Fig 7. Tomada de Datasheet Lf353
Teniendo este diagrama como guía de su
arquitectura, encontramos dos “pines” de salida
ubicados cada uno respectivamente en los
espacios 1 y 7. Dos entradas positivas ubicadas en
los pines 3 y 5; asimismo dos entradas negativas
ubicadas en los pines 2 y 6. Y finalmente dos
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entradas, una positiva y una negativa de voltaje de
corriente directa, simbolizados por Vcc+ y Vcc- Montaje 1
en los pines 4 y 8.
Voltaje Pico a Pico:
Donde CO es el número de cuadros en el
osciloscopio y V los voltios que se trabajaron.
Frecuencia:
Donde t es el tiempo. Fig.8 Amplificador inversor
Tomada en el laboratorio de electrónica 1
Tiempo:
Donde to es el tiempo mostrado en la pantalla del
osciloscopio y Cf es el número de cuadros de R1= 1K Ω
frecuencia en el osciloscopio. R2=100 Ω
Ventrada= 4 V
Ganancia amplificador inversor: Vsalida= -0.396 V
Ganancia amplificador no inversor: Montaje 2
Ganancia amplificador sumador:
Ganancia amplificador restador:
Ganancia amplificador seguidor de voltaje:
Fig.9 Amplificador no inversor
Tomada en el laboratorio de electrónica 1
R1= 1KΩ
R2=100 Ω
Ventrada= 4 V
Vsalida=4.395 V
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Montaje 3
Montaje 5
Fig.10 Amplificador sumador Fig.12 Amplificador seguidor de voltaje
Tomada en el laboratorio de electrónica 1 Tomada en el laboratorio de electrónica 1
Ventrada1=7.53V Ventrada= 4 V
Venttrada2= 3V Vsalida= 3.98 V
R1 y R2= 1KΩ
Vsalida= -10.49V ANALISIS MATEMATICOS
Montaje 4 1. Amplificador inversor
Vsalida=-(0.1)*4
Vsalida=-0.4
%error= (0.4-0.396/0.4)*100
%error=1%
2. Amplificador no inversor
Vsalida= 4*1.01
Vsalida= 4.4
%error= (4.4-4.395/4.4)*100
Fig.11 Amplificador restador
Tomada en el laboratorio de electrónica 1
%error= 0.11%
3. Amplificador sumador
Ventrada1=7.53V
Venttrada2= 3V
R1 y R2= 1KΩ Vsalida= -0.1*10.53
Vsalida= 4.48V Vsalida= -1.053
%error= (1.053-1.049/1.053)*100
%error= 0.37%
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4. Amplificador restador
V. BIBLIOGRAFIA
Vsalida= 1*(3-7.53)
Vsalida= -4.53 http://www.hcdsc.gov.ar/biblioteca/ises/tecnologia
%error= (4.53-4.48/4.53)*100 /informatica/amplificador%20oeracional.pdf
%error= 1.1%
http://www.dte.us.es/ing_inf/ins_elec/temario/Te
ma%201.%20Amplificadores%20Operacionales.
5. Amplificador seguidor de voltaje
Vsalida= 4 V
%error= (4-3.98/4)*100
%error= 0.5%
IV. CONCLUSIONES
Respecto a los resultados obtenidos en esta
práctica, teniendo en cuenta las aplicaciones y
respuestas usadas observamos que en la
mayoría de los casos la respuesta fue no
inversora, es decir que la señal de entrada no
tenía ningún desfase respecto a la señal de
salida, esto debido a la posición de los
artefactos ajenos a nuestro circuito integrado,
como lo son los resistores, la sonda entre
otros.
Tras la realización de esta práctica de
laboratorio, podemos concluir que aunque el
AO sea un dispositivo electrónico de
arquitectura muy sencilla, puede ser la base
para el desarrollo conocimientos de un grado
considerable de complejidad, teniendo en
cuenta sus principales aplicaciones como la
suma, la resta y el acompañamiento de voltaje
además de la respuesta generada ya sea
inversora o no inversora, obtendremos un
número considerable de combinaciones y
asimismo de aplicaciones con un sinnúmero
de usos aprovechables en este caso, en el
campo de la ingeniería.
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