1. Universidad Fermín Toro
Vicerrectorado Académico
Facultad de Ingeniería
Escuela de Electrica
Integrante:
Jesus. D. Mendoza. M
C.I:24.684.050
Junio del 2016
2. Laboratorio de electrónica 2
Practica 0
Instrumentos de medición de laboratorio
Actividad 1
Con el generador de señales .genere una onda de ecuación
v( t ) = 6 sen 4000t
v(t)= 6 sen ωt
4000 = 2пf
→F= 673 hetz
Visualizar en el osciloscopio
Hallar todos los parámetros de la onda y graficar
Vp= 6 VAC
Vp.p= 12 VAC
F= 673Hz → Frecuencia
T=1,57 ms → Periodo
3. Actividad 2
Generar, en el generador de señales una onda de la forma
T= 8ns
F= 125Mhz
Vp= 4 VAC
Vp.p= 8 VAC
Visualizar en el osciloscopio, determinar todos los parámetros de la señal
- 2 nsg 2ns 6 ns
4
- 4
4. Actividad 3
Seleccioné una señal triangular de 6 Vp- p y frecuencia 10 khz, determine todos los parámetros de la onda
T= 0,1 ms
F= 12 khz
Vp= 4VAC
Vp.p= 8 VAC
Actividad 4
Seleccione una onda cuadrada de periodo 5msg y amplitud 3 vp, varié el selector off set dc del generador de
señales .señale que ocurre; visualice en el osciloscopio.
T= 5ms
F= 200 HZ
Vp= 3VAC
Vp.p= 6 VAC
5. Al variar el nivel de Offset DC del generador la señal se suspende el eje de referencia de acuerdo al nivel de
señal DC introducido.
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7. a) Prueba del estado del AO
Seleccione para trabajar uno de los cuatro AO que vienen en el integrado. Monte el circuito de la
figura 1 (seguidor de voltaje o buffer) y aplique en la entrada una señal senoidal de 1V pico y
frecuencia de 1kHz (Vi). El voltaje de salida Vo debe ser igual a Vi si el AO está bueno.
Recuerde que el generador de señales posee una resistencia interna, por lo tanto las señales de
entrada Vi deben ser medidas con el osciloscopio en el punto indicado.
+10V
+
+
Generador de -1/1V Rs -10V 10k Vo = Vi
señales con Vi RL
resistencia -
interna
1kHz
Vs
Figura 1
Vi = Vo = 0.35 V
Por lo tanto, el Amplificador Operacional está funcionando.
8. b) Medida de la impedancia de entrada del AO (Zin).
Monte el circuito de la figura 2 y mida el voltaje en la resistencia R. Calcule:
Ii = VR / R R = 100 K Zi = Vi / Ii
9. Vo
VR=? +10V
Ii
+
Generador de
señales con
+ R - +
-1/1V Rs -10V 10k
RL
resistencia 1kHz
Vs
Vi -
interna
Figura 2
Ii = VR / R
Ii = 0.32mV / 100K = 3.2x10^-9
Zi= Vi/Ii
Zi = 0.32 mV / 3.5x10^-9
Zi = 100000
c) Medida del ancho de banda en configuración de seguidor de voltaje.
Construya el circuito de la figura 3 y mida diferentes valores de Vo, Vi y f. Con estos datos realice
una gráfica de respuesta en frecuencia como la que se muestra en la figura 4.
Av = Vo /
Vi Vi = 1Vpico / senoidal
+10V
+
+
Generador de -1/1V Rs -10V 10k
señales con RL Vo
resistencia -
1kHz
interna Vs
Figura 3
10. Tome suficientes puntos para elaborar la curva. Anote el punto en el cual la ganancia cae al 70%
de la ganancia máxima, en ese punto se tiene la frecuencia de corte y se determina el ancho de
banda del AO.
Dibuje la curva sobre papel semilogarítmico, tomando el eje lineal para la ganancia y el eje
logarítmico para la frecuencia.
Av
Respuesta en frecuencia del AO
1
0,7
f
Figura
fc
4
d) Medida de la máxima corriente de salida.
Utilice el circuito que se muestra en la figura 3, fije la señal de entrada Vi en 1Vpico y f =
1kHz. En la salida del circuito conecte el potenciómetro de 1K (o valor cercano), entre la salida y
tierra (recuerde que se trabaja con el centro y un extremo del potenciómetro).
Partiendo del máximo valor de resistencia, mueva el eje del potenciómetro para que su
resistencia disminuya hasta que la señal de salida aparezca recortada. En ese momento retire el
potenciómetro del circuito y mida su valor de resistencia. Calcule:
Iomax = Vo / Rpoten
e) Medida del slew rate.
Utilice el circuito de la figura 3, fije la señal de entrada Vi en una onda cuadrada de 2V pico y
f= 10kHz. Observe y compare Vo contra Vi. Mida la pendiente de subida de la señal de voltaje
Vo. Este valor se expresa en V/µs y es un indicador de la velocidad del AO.
11. f) Medida del tiempo de establecimiento.
Con las mismas condiciones del punto anterior, aumente la frecuencia de la señal de entrada Vi
hasta obtener en la salida una señal como la que se muestra en la figura 5. Mida el tiempo de
establecimiento: ts.
ts
12. Ts= 1,2 us
g) Medida de voltajes de saturación
Monte el circuito de la figura 6 y aplique una señal de entrada Vi de 1V pico y f = 1kHz.
Observe que el voltaje de salida aparece saturado positiva y negativamente. Mida estos niveles o
voltajes de saturación y calcule su diferencia con los voltajes de la fuente de alimentación. En los
manuales de componentes estos valores aparecen como: “voltaje swing”.
+10V Vo
+
+Vsat
+ t
Generador de -1/1V Rs -10V 10k Vo
señales con Vi RL
resistencia
interna
1kHz
Vs
- -Vsat
Figura 6
Vf = 10 V
Vo= 8.45 V
VSaturación = Vf –Vo = 10 V- 8.45V = 1.55 V
h) Medida del factor de rechazo en modo común CMRR.
Monte el circuito de la figura 7 y aplique una señal de entrada Vi de 1Vpico y f = 1kHz. Mida
Vo y calcule CMRR:
13. -
o CMRR (dB) = 20 log (Vi / Vo) R = 10 K
R
CMRR =
Vi / Vo
+10V
R
+
R
-1/1V Rs -10V 10k
RL Vo
Generador de
señales con
resistencia
interna
Vi R
1kHz
Vs
CMRR = Vi / Vo
CMRR= 0.50 V/ 8.48V
CMRR = 0.0589
14. i) Medida del voltaje offset.
Monte el circuito de la figura 8, observe que tiene las entradas conectadas a tierra. Mida el
voltaje offset en la salida y calcule:
Voffset in = (Voffset out) / Av y Av = 1000 (por la relación de resistencias)
1Meg
+10V
1k +
-10V 10k Voffset
RL out
Figura 8
Voffset out = 0.01 V
Av = 1000
Voffset in = Voffset out / Av
Voffset in =0.01 / 1000
Voffset in = 1*10^ - 5V
15. Actividades
Conclusiones
a) se comprobó mediante la realización práctica del circuito pedido el
funcionamiento de un amplificador operacional (AO), utilizando en este caso un
integrado LM084 y a su vez teniendo como referencia que el voltaje de entrada
debe ser igual al voltaje de salida (Vi = Vo).
b) Bajo la configuración de amplificador operacional (AO), se realizo el estudio de la
impedancia del circuito mostrado. Partiendo de la medición de la Tensión (V) en
determinado resistor del circuito, se pocedio a calcular la Corriente (i) y
finalmente se calculo la Impedancia (Z) del circuito.
c) Se realizó la medición del Slew rate que no es otra cosa sino, la incapacidad que
tiene un amplificador de seguir las variaciones rápidas en la señal de entrada de
un circuito.
d) Se estudio el tiempo durante el cual la señal esta distorsionada y luego toma su
forma ideal según el tipo que de señal que se este estudiando (triangular,
cuadrada, senoidal, entre otros). Por lo general estos tiempos son muy
cortos y son casi imperceptibles para la mayoría de los instrumentos de medición.
e) Cuando la tensión de entrada Vin sea mayor que la de referencia => Vin - Vref
dará un número positivo y por lo tanto la tensión de salida estará a nivel alto
(cercano a 12 voltios)
Cuando la tensión de entrada Vin sea menor que la de referencia => Vin - Vref
dará un número negativo y por lo tanto la salida estará a nivel bajo (cercano a 0
voltios)
f) Se realizo la medición del factor de rechazo en modo común consisten en
comparar el voltaje de entrada con el voltaje de salida del circuito, este valor
tiende a ser muy pequeño.
16. g) La medición del voltaje (Voffset), consiste en medir tanto la entrada como la salida
de un circuito que no está siendo alimentado por ningún tipo de fuente. Dicho circuito
consta de resistencias y amplificadores que solamente están conectados a tierra.
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18. Actividad 1 Amplificador inversor.
Monte el circuito de la figura
1. Determine la ganancia del circuito
2. Coloque una señal de entrada, Vin = 2 vp , f= 1khz ,onda cuadrada, grafique las
señales de entrada y salida del amplificador .
3. Diseñe un inversor de ganancia -3, monte el circuito en el simulador.
4. Repita el paso 2.
Solución
1.
G = Rf / Ri
G = 10K/5K
G = 2
3. La ganancia del circuito viene dada por:
Para este caso Asumimos por diseño que R1 = 4 KΩ y nuestra ∆V = R2/R1
Despejamos R2 y tenemos
R2= ∆V. R1
R2= -3. 4 KΩ = -12 KΩ, Ya que no existe impedancia negativa, cambiamos el signo y
nuestra R2 será de 12 KΩ.
Ya que el A.O que estamos usando es un inversor tenemos una ganancia de -2, el
signo solo nos indica que estamos usando un amplificador inversor.
19. Actividad 2 Amplificador no inversor
Monte el circuito de la figura
1. Determine la ganancia del circuito
2. Coloque una señal de entrada, Vin = 4 vp, f= 1khz, onda cuadrada, grafique
las señales de entrada y salida del amplificador.
3. Diseñe un inversor de ganancia 5, monte el circuito en el simulador.
4. Repita el paso 2.
1. La ganancia del circuito viene dada por:
G = 1+ Rf/ Rin
G= 1+ 10K/2K G = 3
2.
20. 3.
G = 5. Se asumió Rin por diseño =2k, despejando tenemos:
Rf=(G-1)Rin
Rf=(5-1)2k
Rf=4*2k
Rf=8k
4.
21. CONCLUSION
El uso de los amplificadores operacionales en sistemas de control es básico, así que es
vital conocer las configuraciones de las operaciones en los amplificadores. Toda
configuración da una salida diferente, por ello es que como ingenieros aprendamos a
conocer como pedirle a un amplificador operacional que cumpla con cierta demanda
que nosotros requiramos del mismo.
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23. 1. Electrónica II
Practica 3 Circuitos no lineales
Actividad 1
Rectificador de media onda
Diseñe un circuito rectificador de media onda con amplificadores operacionales Para la
siguiente conformación de onda. Tome la frecuencia de la señal de entrada de 100 Hz.
a-.
Si Vi > 0
Conducen D1 y No Conducen D2
Vo1=-Vi
Vo = -Vi
Si Vi < 0
No Conducen D1 y Conduce D2
Vo1= -RF*Vi /RA Si Av=1
3
2
6
74
15
LM741
RA
RF
D1
D2
12V
-12VR1
Vi Vo
24. Entonces RA =RF =10K y RFA=1/(1/RA+1/RF)=5K
Para el atenuador de señal se diseña u divisor de tensión
Si Vi = 4,5 V y Rx=1KΩ
Entonces
KRy
KRy
KRyK
RyK
K
V
RyRx
Rx
V
25,1
5,22
5,422
1
15,4
2
5,4
2
3
2
6
74
15
LM741
RA
10k
RF
10k
D1
1N4007
D2
1N4007
12V
-12VR1
5k
1.25k
1k
Vi Vo
25. b-.
Si Vi < 0
Conducen D1 y No Conducen D2
Vo=-Vi
Vo = -Vi
Si Vi > 0
No Conducen D1 y Conduce D2
3
2
6
74
15
LM741
RA
RF
D1
1N4007
D2
1N4007
12V
-12VR1
Vi
Vo
26. Vo= -RF*Vi /RA Si Av=1
Entonces RA =RF =10K y R1=1/(1/RA+1/RF)=5K
Para el atenuador de señal se diseña u divisor de tensión
Si Vi = 4,5 V y Rx=1KΩ
Entonces
KRy
KRy
KRyK
RyK
K
V
RyRx
Rx
V
5,0
5,13
5,433
1
15,4
2
5,4
3
3
2
6
74
15
LM741
RA
10k
RF
10k
D1
1N4007
D2
1N4007
12V
-12VR1
5k
0.5k
1k
Vi Vo
27. Análisis
La principal limitación de los diodos de silicio comunes es que no son capaces de rectificar
voltajes por debajo de 0.6 V. Por ejemplo, en la figura se muestra que Vo no responde a entradas
positivas inferiores a 0.6 V, para el caso de un rectificador de media onda construido con un
diodo de silicio ordinario.
Actividad 2
Rectificador de onda completa
Diseñe un circuito rectificador de onda completa, Para la siguiente conformación de onda.
La tensión de salida de poder variar entre 0 y 2 vp, la tensión de la onda de entrada 5 vp,
100 hz
Para Vi>0
3
2
6
74
15
LM741
U1(V+)
U1(V-)
1N4007
1N4007
RF
RFA
RA
Vi
Vo1
28. No Conducen D1 y Conduce D2
Vo1= -RF*Vi /RA Si Av=1
Entonces RA =RF =10K y RFA=1/(1/RA+1/RF)=5K
Para
Vo=-(Vo1+Vi)=-2Vi
Con RA1=RA2=RF2=10k
RFA2=1/ (1/RA1+1/RA2+1/RF2)= 2,86K
Vin < 0
Conducen D1 y No conduce D2
Vo1= -Vi
Vo= - (Vo1+Vi) = -2Vi
Para el atenuador de señal se diseña u divisor de tensión
Si Vi = 5 V y Rx=1KΩ
Entonces
KRy
KRy
KRyK
RyK
K
V
RyRx
Rx
V
5,1
32
522
1
15
2
5
2
RA1
RA2
3
2
6
74
15
LM741
U2(V-)
U2(V+)
RFA
RF2
Vo1
Vi
Vo
29. Análisis
El rectificador de onda completa de precisión transmite una polaridad de la señal de entrada
e invierte la otra. Es decir, se transmiten los dos semiciclos de un voltaje alterno, pero
convirtiéndolos a una sola polaridad de salida del circuito. Con un rectificador de onda completa
de precisión se rectifican voltajes de entrada con amplitudes del rango de los milivolts. Este tipo
de circuito sirve para preparar señales para la multiplicación, promediación o demodulación.
3
2
6
74
15
LM74110k
10k
1N4007
1N4007
12V
-12V
5k
5k
10k
12v
-12v
3
2
6
74
15
LM741
20k
2.85k
RY
1.5k
RX
1k
Vi
Vo
30. Actividad 3
Circuito derivador
Monte un circuito que permita realizar la derivación de una señal Vi( t) = 3 vp señal
triangular ,que varíe la frecuencia en un rango de 10 Khz a 50 Khz.
Dado que la entrada no-inversora está conectada a tierra:
VV 0
Si se considera el amplificador operacional como un amplificador operacional ideal:
VVV 0
Por lo tanto, las corrientes que atraviesan el condensador y la resistencia serán iguales:
III Fin
Esta corriente tendrá la siguiente expresión:
dt
tdVin
I
)(
La tensión VR es:
RIVR .
La tensión de salida es:
)(tVVo R
La tensión de salida tendrá la siguiente expresión:
mttf
dt
tdVin
RCVo
)(
El voltaje en función del tiempo seria f(t)=mt, calculando la pendiente para cuando sube el pico
de la señal triangular se tiene:
31. 75000
40
3
040
03
sss
m
Y para cuando el pico baja se tiene que:
75000
40
3
4080
30
sss
m
Si tomamos la formula para el voltaje de salida para cada pico de la señal triangular tenemos:
RCmVosubida
RCmVobajada
Con R= 10KΩ y C=0,1μF
75751,010 KKRCmVosubida
75751,010 KKRCmVobajada
Para 10KHz
3
2
1
84
TL082
C
100nF
R
10k
Vcc(V+)
VeeV-)
Vi
Vo
33. Análisis
La respuesta en frecuencia del diferenciador se identifica como la de un filtro pasa altos con
una frecuencia de fase en infinito. Se debe tener en cuenta que la propia naturaleza de este
circuito hace que sea un magnificador de ruido. Esto se debe al sobre pico introducido en la
salida cada vez que se produce un cambio importante en la tensión de entrada.
Actividad 4
Circuito integrador
Diseñe un circuito integrador para una señal de periodo T= 10 msg, onda cuadrada
Analizamos por medio d las leyes de Kirchhoff tenemos que:
IR+IC=0
Donde:
Vidt
RC
Vodt
RC
Vi
dVo
R
Vi
dt
dVi
C
dt
dVi
C
R
VR 1
0
El voltaje en función del tiempo seria f(t)=mt, calculando la pendiente para cuando baja el pico
de la señal triangular se tiene:
600
5
3
05
03
msmsms
m
Luego el voltaje de salida según la formula anterior seria:
V5.7
2
5
10.600
1,010
600
2
3
5
0
5
0
m
dtt
K
Vo
dtt
RC
m
Vo
ms
ms
Teóricamente seria el mismo valor para el otro lado de la señal de entrada
35. Análisis
Cuando la frecuencia es igual a cero la magnitud del integrador tiende a infinito, esto se
indica que como en operación de corriente continua el C opera como un circuito abierto por lo
tanto el funcionamiento de la red de realimentación del operacional esta a lazo abierto. En la
práctica esto no significa que a la salida tendremos una tensión infinita, si no que se saturara a un
valor cercano a la tensión de alimentación.
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37. Proyecto Nº 4
(Osciladores)
Actividades de Laboratorio
PARTE I
Circuitos Básicos.
1. Realice el montaje del circuito de la figura.
Identifique el circuito.
Circuito generador de onda cuadrada
Diseñe para lograr un periodo de 50 µs.
La realimentación positiva siempre sigue a la salida:
v+
=βv0
En la salida el AO da los valores de saturación:
+VCC, -VCC
Si v0=+VCC →v+= βVCC
La corriente I tiende a cargar el condensador C
Si v0=-VCC → v+= - βVCC
La corriente I tiende a descargar el condensador C.
Dependiendo de la carga y descarga del condensador C: la corriente I circula en uno u otro
sentido se genera una onda cuadrada.
38. 2
1
RR
R
21
2
R1=R2=10KΩ
R= 10 KΩ
C= 0.01μF
El periodo de la oscilación:
1
2
R
R
21RCLN2T
T=0.50 μs
f0=2 MHz
Visualice en el osciloscopio y dibuje la onda de salida (Vo Vs t)
39. ¿Qué onda se genera en el terminal negativo del amplificador operacional (V
_
Vs t),
explique su funcionamiento?
Una onda de carga y descarga del condensador, que se nota como una onda triangular
Para realizar cambios en el periodo de la señal obtenida, que elemento del circuito
cambiaría.
Se colocaría un potenciómetro en serie a la resistencia de realimentación.
40. 2. el circuito de la figura 2.a y simule el de la figura 2.b. Energice con 12V.
Figura 2.a Figura 2.b
Identifique los circuitos.
- La figura 2a es un oscilador de cambio de fase.
- La figura 2b es un Oscilador de cambio de fase con limitador de amplitud.
Explique el funcionamiento de ambos circuitos osciladores. ¿Cuál es la diferencia?
El oscilador de cambio de fase, cuya estructura basica se describe en la figura 2.a, consiste en un
amplificador de ganancia negativa (-K) y una realimentación constituida por una sección RC de tercer
orden en escalera. La condición de oscilación exige que la red de realimentación introduzca un
desfase de 180˚ para ser
compatible con la ganancia negativa del amplificador que introduce a su vez otro desfase de 180˚.
El oscilador de cambio de fase, cuya estructura basica se describe en la figura 2.b, consiste en un
amplificador de ganancia negativa (-K) y una realimentación constituida por una sección RC de tercer
orden en escalera. La condición de oscilación exige que la red de realimentación introduzca un
desfase de 180˚ para ser
compatible con la ganancia negativa del amplificador que introduce a su vez otro desfase de 180˚,
con la diferencia que limita la amplitud de la señal, al valor de corte de los zener colocados en la
realimentación del circuito.
Realice los cálculos necesarios.
41. Partiendo de estas ecuaciones y tras realizar una serie de operaciones, se puede comprobar que la
expresión de la ganancia de lazo es
Las condiciones de oscilación establecen el valor de ƒo y el valor de K dados por
C=0.01μF y R=10KΩ
Visualice en el osciloscopio y grafique la señal de salida del circuito de la figura 2.a.
Dibuje la gráfica producida por el circuito de la figura 2.b.
42. 2. Identifique y monte el siguiente circuito.
Oscilador senoidal.
¿Cómo funciona este circuito?
El circuito genera una onda senoidal que se integra para obtener una señal triangular, limitada en
amplitud por los zener colocados en la realimentación del generador de onda cuadrada
Conecte la salida al osciloscopio ¿Qué observa?
PARTE 2
3. Simule los osciladores de las figuras 4.a y 4.b.
Explique el funcionamiento de los circuitos.
El circuito de la figura 4.a es el puente de Wien, en donde R1 y C1 forman una red de atraso y R2 y
C2 una red de adelanto. A bajas frecuencias predomina la red de adelanto. Al crecer la frecuencia
crece el voltaje de salida. En alguna frecuencia se impone la red de atraso y el voltaje de salida se
43. reduce. Está constituido por un OA en configuración no-inversora de ganancia 1+R2/R1 y una red de
realimentación RC
El circuito de la figura 4.b es un osciladores Pierce, su frecuencia de salida está comprendida dentro
de la gama de radiofrecuencia; se caracterizan porque incluyen un circuito tanque (LC paralelo) o un
cristal piezoeléctrico. La relación entre el intervalo entre pulsos y la duración está dada por la relación
entre R 1 y R 2. El condensador C 1 determina la frecuencia de funcionamiento que puede tener un
máximo de alrededor de 1 MHz para este circuito. El uso de un divisor de voltaje en la entrada de
referencia proporciona el uso de una única fuente en lugar de una fuente simétrica.
Muestre la gráfica de ambos circuitos.
Figura 4.a
Figura 4.b
