Practica del amplificador inversor y no inversor

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Practica del amplificador inversor y no inversor

  1. 1. Laboratorio de Análisis de Circuitos Práctica 5 El amplificador operacional1 ObjetivosVerificar el funcionamiento del amplificadorinversor y del amplificador no inversor,implementados con el amplificador operacionalTL081.2 IntroducciónLos amplificadores operacionales son circuitossemiconductores cuyas características defuncionamiento los hacen muy versátiles, y conellos se pueden resolver diversos tipos deproblemas relacionados con el procesamientode señales electrónicas. Figura 1 Amplificador inversor.Dos de las configuraciones ampliamenteempleadas son las conocidas como amplificadorinversor y amplificador no inversor, que son loscircuitos que se analizarán y se verificará sufuncionamiento en esta práctica.3 Desarrolloi Amplificador inversorAlambre el circuito mostrado en la Figura 1.Los números mostrados corresponden alidentificador de la terminal correspondiente delcircuito integrado. La terminal 1 es la que estáabajo a la izquierda, colocando el integrado detal forma que pueda leerse el número deldispositivo; esta orientación se logra si secoloca la muesca que tiene el circuito del ladoizquierdo, tal como se muestra en la Figura 2.Para polarizar (energizar) el amplificador Figura 2 “Patigrama” del TL081.operacional se requieren dos fuentes de voltajede corriente directa hasta de 15 V, los cuales se + las fuentes se conecta a la terminal 7 V CC . Elconectan en serie. El borne positivo de una de borne negativo de la misma se conecta con el 1
  2. 2. borne positivo de la segunda y a la tierra delcircuito. Para lograr esto último, lo mássencillo es configurar la fuente de poder demanera que las fuentes queden conectadas enserie, oprimiendo los botones adecuados. Yfinalmente el borne negativo de la segunda −fuente se conecta a la terminal 4 V EE .Después de que haya polarizado al amplificadoroperacional, conecte a la entrada inversora unvoltaje de CD de 1V, por medio de un divisorde voltaje conectado a la fuente de voltaje“positiva” y dos resistores, uno de 10 kΩ y elotro de 1 kΩ; y mida con el multímetro losvalores de los voltajes de entrada y de salida.Repita lo anterior, pero con un voltaje de CD de Figura 3 Amplificador no inversor.–1 V, por medio de un divisor de voltajeconectado a la fuente de voltaje “negativa”.Finalmente, ahora vuelva a realizar la medición, 4 Informepero con una fuente de voltaje sinusoidal con unvalor pico de 1 V y una frecuencia de 200 Hz. Para el amplificador inversor, escriba los valoresConecte a uno de los canales del osciloscopio la de los voltajes de entrada y de salida, así como laseñal de entrada y al otro canal la señal de relación entre el valor de la señal de salida con lasalida, y observe la fase del voltaje de salida de entrada, para las configuraciones en las que secon respecto al de la entrada. conectó la señal de CD tanto positiva como negativa.ii Amplificador no inversor Para el caso de la señal de entrada sinusoidal,Alambre el circuito mostrado en la Figura 3, y anote el valor de la amplitud de los voltajes deconecte ahora dos fuentes de +7.7 V y –7.7 V entrada y de salida, la relación entre ellos, y ela las terminales correspondientes. ángulo de defasamiento de la señal de salida conDe forma similar al amplificador inversor, por respecto a la de entrada.medio de divisores resistivos formados por dos Para la configuración del amplificador noresistores, uno de 6.8 kΩ y otro de 1 kΩ, inversor, escriba los valores de los voltajes deconecte a la entrada no inversora un voltaje de entrada y de salida, así como la relación entre el+1 V y –1 V, y mida con el multímetro tanto valor de la señal de salida con la de entrada, parael valor del voltaje de entrada como el de salida. las configuraciones en las que se conectó la señalPosteriormente, en lugar de un voltaje de de CD tanto positiva como negativa.entrada de 1 V, haga que éste sea de +2.75 V Asimismo, para el caso del voltaje de entrada decon base en un divisor resistivo formado ahora +2.75 V, obtenga el valor del voltaje de salida ypor resistores de 1 kΩ y de 1.8 kΩ, y su correspondiente relación entre los valores deverifique los voltajes de entrada y de salida. las señales de entrada y de salida. Explique porFinalmente, repita el proceso de medición de la qué la relación de voltajes en este caso no es laamplitud y la fase del voltaje de salida al misma que el que se obtuvo en el inciso anterior.conectarle una fuente sinusoidal con valor pico Posteriormente, escriba el valor de la amplitudde 1 V y una frecuencia de 200 Hz, de manera de los voltajes de entrada y de salida, la relaciónsimilar al realizado para el amplificador entre ellos, y el ángulo de defasamiento de lainversor. señal de salida con respecto a la de entrada, para 2
  3. 3. el caso en el que se conectó la fuente de voltaje Incluya la impresión de la gráfica de las señalessinusoidal. de entrada y de salida para cada una de las configuraciones mencionadas, en las queHaga la comparación de los resultados aparezcan etiquetas con las coordenadas de losobtenidos con los resultados teóricos, y escriba puntos máximos contiguos, para ambas señales,los comentarios que considere importantes. en el intervalo de 5 a 10 ms.Verifique con PSpice el funcionamiento de las En la simulación con PSpice, cambie la parteconfiguraciones del amplificador inversor y del OpAmp por la configuración mostrada en laamplificador no inversor con la fuente de Figura 5, que es su modelo real con base en unavoltaje sinusoidal como entrada, usando la parte fuente de voltaje controlada por voltaje; para estadenominada OpAmp, mostrada en la Figura 4 configuración considere los valores reales de los(que puede encontrarse en la biblioteca parámetros para el amplificador operacional“Analog”), estableciendo los siguientes TL081, que son:parámetros: Ri = 1T (un teraohmio) VPOS = +11 (ó +7.7) VNEG = –11 (ó –7.7) Ro = 50 GAIN = 1E5 GAIN = 1E5 (ganancia de la fuente de voltaje controlada por voltaje).y en la opción “Transient” del “Setup”: Compare los resultados obtenidos con los del Print Step: 50u caso anterior, y haga los comentarios que Final Time: 10m considere importantes. Step Ceiling: 50u. Figura 5 Modelo del amplificador operacional Figura 4 Parte OpAmp. con una fuente de voltaje controlada por voltaje.Observe que en PSpice las terminales de lasentradas inversora y no inversora del 5 Equipo y material empleadoamplificador operacional están intercambiadoscon respecto a la forma como Un osciloscopioconvencionalmente se le representa. un generador de funciones una fuente de poderLa fuente de voltaje sinusoidal se encuentra en un amplificador operacional TL081la biblioteca Fuente (Source), y se denomina resistores de 1 kΩ, 1.8 kΩ, 6.8 kΩ, 10 kΩ,VSIN. Los parámetros que se deben introducir 22 kΩ y 27 kΩa esta parte son las siguientes: una tableta de experimentación (protoboard). DC = 0 AC = 0 VOFF = 0 VAMPL = 1 FREQ = 200 3
  4. 4. 6 Conclusiones, sugerencias y comentarios______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________7 BibliografíaDorf, Svoboda, Circuitos eléctricos, Quintaedición, Alfaomega, México, 2003.Hayt, Kemmerly, Durbin, Análisis de circuitosen ingeniería, McGraw-Hill, México, 2003.Hoja de especificaciones TL081,National Semiconductor Corporation, EUA,diciembre de 1995.Facultad de Ingeniería, UNAMLaboratorio de Análisis de Circuitos, DIMEIseptiembre de 2008 YMK 4

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