Universidad Nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica

1. LABORATORIO DE
CIRCUITOS ANALÓGICOS
INFORME FINAL IX
2017-II
Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
IT144-M
SARANGO VELIZ, ANDYJUAN
SOLIERGALVEZ, PIERO RODRIGO
CABELLO LAZARO, YESENIA YARA
CHIROQUESANCHEZ, JOSEARTURO
20141327K
20141360H
20131181C
20130207I
EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL
Experiencia N°9

2. LABORATORIODE CIRCUITOS ANALÓGICOS
12017-II
COMPARE LAS CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LOS
AMPLIFICADORES OPERACIONALES, LM741, LM308, Y
TL082.
AMPLIFICADOR OPERACIONAL LM741
No requiere compensación en frecuencia.
Está protegido contra cortocircuitos.
Tienes capacidad para anular el voltaje de offset.
Posee un alto rango de tensión en modo común y voltaje.
El LM741 es un amplificador operacional monolítico de altas características. Se ha diseñado para una
amplia gama de aplicaciones analógicas. Un alto rango de voltaje en modo común y ausencia de lacth-
up tienden a hacer el LM741 ideal para usarlo como un seguidor de tensión. La alta ganancia y el amplio
rango de voltaje de operación proporcionan unas excelentes características, utilizándose más
usualmente en: seguidores de tensión de ganancia unidad, amplificadores no inversores, amplificadores
inversores integradores, diferenciadores.
AMPLIFICADOR OPERACIONAL LM308
IC, OP-AMP, 2 𝑚𝑉, DIP-8.
No. of Amplifiers: 1.
Entrada de Energía: ±5 𝑉 a ±15 𝑉.
Temperatura mínima de funcionamiento: 0℃.
Temperatura Max: 70 ℃.
Tipo de amplificador: Precisión.
Encapsulado DIP.
8 pines.
Un amplificador de alta eficiencia para un fotodiodo es muchas veces indispensable. Si se toma en
cuenta que la corriente que entrega el fotodiodo es muy pequeña, poder amplificar la señal que este
recibe es de gran utilidad. Aunque se pueden utilizar un gran número de amplificadores operacionales
diferentes para realizar esta amplificación, se utiliza en este caso un LM308, debido a que tiene una
excelente ganancia, es más inmune al ruido que otros operacionales y su respuesta de frecuencias es

3. LABORATORIODE CIRCUITOS ANALÓGICOS
22017-II
mejor. (Hay que tomaren cuenta que la ganancia de un amplificador operacional disminuye alaumentar
la frecuencia)
AMPLIFICADOR OPERACIONAL TL082
No. de amplificadores operacionales: 2.
Voltaje de alimentación max: ±18 V.
Bajo consumo de potencia.
Ancho de banda típico: 4 MHz.
Alto slew rate: 16 V/μs típico.
Entradas a JFET con impedancias de entrada altas.
Corrientes de polarización y offset muy bajas.
Amplificador operacional doble con ancho de banda de 3 MHz, alta velocidad, entradas de alta
impedancia JFET, bajo consumo de potencia, baja distorsión armónica.
EXPLIQUE EL FUNCIONAMIENTO, INDIQUE POSIBLES
APLICACIONES DEL:
TERMISTORNTC.
NTC: resistores no lineales cuya resistencia disminuye fuertemente con la temperatura. El coeficiente de
temperatura es negativo y elevado.
α =
1
R
dR
dT
De −2 a −6 %/℃ a Temperatura ambiente.
Resistorlineal (efecto parásito)
α ≈ −200
ppm
℃
→ R(25℃) = 10 K; R(50℃) = 9.95 K
Resistorno lineal NTC (efecto intencionado)
∝≈ −4 %/℃ → R(25℃) = 10 K; R(50℃) = 3.9 K
Son resistencias de coeficiente de temperatura negativo, constituidas por un cuerpo semiconductor cuyo
coeficiente de temperatura sea elevado, es decir, su conductividad crece muy rápidamente con la
temperatura. Seemplean en su fabricación óxidos semiconductores de níquel, zinc, cobalto, etc. La relación
entrela resistencia yla temperatura no es lineal sino exponencial (no cumple la ley de Ohm). Dicha relación
cumple con la fórmula siguiente:
RT = A ∙ e
B
T con A = R0 ∙ e
−
B
T0
Donde A y B son constantes que dependen del resistor. La curva nos muestra esa variación.

4. LABORATORIODE CIRCUITOS ANALÓGICOS
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𝑅 𝑇 es la resistencia del termistor NTC a la temperatura 𝑇(𝐾).
𝑅0 es la resistencia del termistor NTC a la temperatura de referencia 𝑇0 (𝐾).
𝐵 es la temperatura característica del material, entre 2000 K y 5000 K.
Su funcionamiento se basa en la variación de la resistencia de un semiconductor con la temperatura,
debido a la variación de la concentración de portadores. Para los termistores NTC, al aumentar la
temperatura, aumentará también la concentración de portadores, por lo que la resistencia será menor, de
ahí que el coeficiente sea negativo. Para los termistores PTC, en el caso de un semiconductor con un
dopado muy intenso, ésteadquirirá propiedades metálicas, tomando un coeficiente positivo en un margen
de temperatura limitado. Usualmente, los termistores se fabrican a partirde óxidos semiconductores, tales
como el óxido férrico, el óxido de níquel, o el óxido de cobalto. Sin embargo, a diferencia de los sensores
RTD, la variación de la resistencia con la temperatura es no lineal. Para un termistor NTC, la característica
es hiperbólica. Para pequeños incrementos de temperatura, se darán grandes incrementos de resistencia.
RESISTENCIADEL PLATINO.
RTD
Para sensar temperatura
Codigo Resistencia
@ 0°C
Ohms
Coeficiente
Ohms/°C
HEL777ATO 100 ± 0.2% 0.385
HEL777AUO 1000 ± 0.2% 0.375
Sensado, control y compensación de temperatura.
Ideales para ser usados en aire.
Temperatura de sensado: −55 a 150℃ (Error: ±0.1 %).
Rango extendido: −75 a 540℃ (Error: ±2 %).
Encapulado: Cerámico, 0.1′′ de separación entre pines.
Estables, pequeños e intercambiables.

5. LABORATORIODE CIRCUITOS ANALÓGICOS
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Una propiedad básica de los metales es que su resistencia eléctrica cambia con la temperatura. La pieza
central de un termo resistor es el elemento resistivo que está fabricado en general con un metal de alta
pureza cuya resistencia varía de un modo conocido con la temperatura. De esta forma midiendo la
resistencia se puede conocer la temperatura del medio en el cual está inmerso el termómetro. La mayoría
de los termo resistores están fabricados con platino. Esto es debido a que la variación de la resistividad de
este elemento es lineal con la temperatura, a su amplio rango de operación y al hecho de que es un
termómetro estable. El rango de temperaturas para un termómetro de platino va desde −200℃hasta
650℃.
LA TERMOCUPLA.
Las termocuplas son los sensores de temperatura eléctricos más utilizados en la industria. Una termocupla
se hace con dos alambres de distinto material unidos en un extremo, alaplicar temperatura en la unión de
los metales se genera un voltaje muy pequeño, del orden de los milivolts el cual aumenta con la
temperatura. Este sería un esquema de ejemplo de una termocupla cualquiera.
Estos dispositivos suelen ir encapsulados en vainas, para protegerlos de las condiciones extremas en
ocasiones del proceso industrial que tratan de ayudar a controlar, por ejemplo, suele utilizarse acero
inoxidable para la vaina, de manera que en un extremo está la unión y en el otro el terminal eléctrico de
los cables, protegido adentro de una caja redonda de aluminio (cabezal). Además, según la distancia a los
aparatos encargados de tratarla pequeña señal eléctrica de estos transductores, también deben utilizarse
cables compensados para transportar esta señal sin que la modifique o la modifique de una manera
fácilmente reconocible y reversible para los dispositivos de tratamiento de la señal. También se da el caso
de que los materiales empleados en la termocupla como el platino puro, hagan inviable económicamente
extender la longitud de los terminales de medición de la termocupla.
Los cables compensados tienen una polaridad de conexión (+) y (-) que al conectarse con la termocupla se
debe respetar. Es importantísimo que estos dos cables compensados sean para el tipo de termocupla que
se está usando y además estén conectados con la polaridad correcta (+) con (+) y (-) con (-). De otra forma
será imposible obtener una medición sin error.

6. LABORATORIODE CIRCUITOS ANALÓGICOS
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EL TRANSDUCTOR DE EFECTO HALL.
Los sensores de efecto Hall se suelen utilizar para detectar la posición de los árboles de levas, la velocidad
del vehículo y en algunos distribuidores para determinar el momento de encendido. También pueden
emplearse para determinar la posición del cigüeñal. El sensor de efecto Hall se conecta mediante tres
cables eléctricos. Uno de ellos corresponde con el valor negativo (masa del vehículo), otro cable
corresponde con la alimentación, que suele ser de 5 ó de 12 voltios. El tercer cable corresponde con la
señal de salida que varía según la posición de la corona metálica. Para comprobar el funcionamiento de un
sensor Hall basta verificar el valor de la tensión de alimentación y la variación de la tensión en la señal de
salida cuando alguna ventana de la corona permite el flujo del campo magnético. El sensor de efecto Hall
se basa en la tensión transversal de un conductor que está sometido a un campo magnético. Colocando un
voltímetro entre dos puntos transversales de un cable se puede medir esa tensión. Para ello hay que hacer
circular por el cable una intensidad fija y acercarun imán. Los electrones que pasan por el cable se verán
desplazados hacia un lado. Entonces aparece una diferencia de tensión entre los dos puntos transversales
del cable. Al separar el imán del cable, la tensión transversal desaparece. Para poder utilizar la tensión
transversal es necesario amplificarla, porque su valor es muy reducido. Un sensor de efecto Hall utilizado
en automoción se compone de:
Un generador magnético que suele ser un imán fijo.
Un pequeño módulo electrónico donde se encuentran los componentes que miden la tensión
transversal.
Una corona metálica con ventanas para interrumpir el campo magnético.
La corona metálica se intercala entre el imán fijo y el módulo electrónico y está unida a un eje con giro.
Según la posición de la corona, el campo magnético del imán llega hasta el módulo electrónico. La tensión
obtenida a la salida del módulo electrónico, una vez tratada y amplificada corresponde con un valor alto
(de 5 a 12 voltios) cuando la corona tapa el campo magnético, y un nivel bajo (de 0 a 0,5 voltios) cuando la
corona descubre el imán. Los sensores de efecto Hall se suelen utilizar para detectar la posición de los
árboles de levas, la velocidad del vehículo y en algunos distribuidores para determinar el momento de
encendido. También pueden emplearse para determinar la posición del cigüeñal. El sensor de efecto Hall
se conecta mediante tres cables eléctricos. Uno de ellos corresponde con el valor negativo (masa del
vehículo), otro cable corresponde con la alimentación, que suele ser de 5 ó de 12 voltios. El tercer cable
corresponde con la señal de salida que varía según la posición de la corona metálica. Para comprobar el
funcionamiento de un sensor Hall basta verificar el valor de la tensión de alimentación y la variación de la
tensión en la señal de salida cuando alguna ventana de la corona permite el flujo del campo magnético.
Aplicaciones:
Mediciones de campos magnéticos (Densidad de flujo magnético).
Mediciones de corriente sin potencial (Sensor de corriente).
Emisor de señales sin contacto.
Aparatos de medida del espesor de materiales.

7. LABORATORIODE CIRCUITOS ANALÓGICOS
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CELDA PARA MEDIR PH.
El pH-metroes unsensorutilizadoenel métodoelectroquímicoparamedirel pHde una disolución.
La determinación de pH consiste en medir el potencial que se desarrolla a través de una fina
membrana de vidrio que separa dos soluciones con diferente concentración de protones. En
consecuencia,se conoce muybienlasensibilidadylaselectividadde las membranasde vidriodurante
el pH.
Una celdapara la medidade pH consiste enun par de electrodos,unode calomel (mercurio,cloruro
de mercurio) yotro de vidrio,sumergidosenladisoluciónde laque queremosmedirel pH.
La varita de soporte del electrodo es de vidrio común y no es conductor, mientras que el bulbo
sensible, que es el extremo sensible del electrodo, está formado por un vidrio polarizable (vidrio
sensible de pH).
Se llenael bulboconlasoluciónde ácidoclorhídrico0.1M saturadocon clorurode plata.El voltaje en
el interior del bulbo es constante, porque se mantiene su pH constante (pH 7) de manera que la
diferenciade potencial solodepende del pHdel medioexterno.
El alambre que se sumergeal interior(normalmente 𝐴𝑔/𝐴𝑔𝐶𝑙) permiteconducirestepotencial hasta
un amplificador.
OBTENGA LA FUNCIÓN DE TRANSFERENCIA DE LOS
CIRCUITOS DE A1, A2, A3, A4.
A1.

8. LABORATORIODE CIRCUITOS ANALÓGICOS
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Función de Transferencia
Amplificador Inversor
Vout
Vin
= −
R2
R1
A2.
Función de Transferencia
Amplificador No Inversor
𝑉𝑜𝑢𝑡
𝑉𝑖𝑛
=
𝑅2 + 𝑅1
𝑅2
A3.

9. LABORATORIODE CIRCUITOS ANALÓGICOS
82017-II
Función de Transferencia
Amplificador Seguidor Emisivo
Vout
Vin
= 1
A4.
Función de Transferencia
Amplificador Conversor
A5.
Función de Transferencia
Amplificador Tipo Puente

10. LABORATORIODE CIRCUITOS ANALÓGICOS
92017-II
DISEÑE LOS CIRCUITOS DE A1, A2, A3, A4 Y A5, SEGÚN
LOS PARÁMETROS INDICADOS PARA CADA CASO.
A1.
A2.
A3.

11. LABORATORIODE CIRCUITOS ANALÓGICOS
102017-II
A4.
A5.
SIMULE EN COMPUTADORA LA RESPUESTA A UNA
EXCITACIÓNSINUSOIDALY LOSDIAGRAMAS DE BODE DE
LOS CIRCUITOS A1, A2 Y A3; ASIMISMO RESPUESTA A
CAMBIOS DE IMPEDANCIA DEL CIRCUITO A4, Y EL
DIAGRAMA DE BODE AL PUNTO 𝑉𝑅11 DEL CIRCUITO A5.
A1.

12. LABORATORIODE CIRCUITOS ANALÓGICOS
112017-II
A2.
A3.

13. LABORATORIODE CIRCUITOS ANALÓGICOS
122017-II
Circuito Conversor V/I.

14. LABORATORIODE CIRCUITOS ANALÓGICOS
132017-II