experiencia lab. electronica n°5 (desarrollo)

8/16/2019 experiencia lab. electronica n°5 (desarrollo)

1/17

experiencia N°5: Circuitos con amplificadores operacionales

FElipe barrera ; francisco cortes

Profesor Guía Tureo Arratia Carla ind!"

RESUMEN

En el presente informe se encuentran los datos te#ricos " pr$cticos relacionados a la primera experiencia de laboratorio de electr#nica del primer semestre del a%o &'()* dic!aacti+idad es proporcionada por la escuela de in,eniería el-ctrica* a car,o de la profesoraCarla Tureo Arratia.

El fin de esta /uinta acti+idad es +ol+er a relacionar a los alumnos con losdenominados circuitos con amplificadores operacionales " efectuar los c$lculos te#rico pr$cticos para corroborar conocimientos pre+ios obtenidos en cursos anteriores.

Srta


2/17

ÍNDICE

0E12EN (

3N4CE &NT0642CC7N 8CAP3T296 ( (F2N4AENT61 TE60C61 ((.( El 4iodo ((.& 0ectificador de 6nda Completa ((.8 Amplificadores operacionales &(. 0etroalimentaci#n ne,ati+a (..( Confi,uraciones (.5 0etroalimentaci#n positi+a (.5.( Confi,uraciones

CAP3T296 & ('4E1A006996 ACT


3/17

INTRODUCCIÓN

En el presente informe se interiori>aran los detalles sobre los fundamentos te#ricosde los circuitos con amplificadores operacionales. Estos elementos fueron empleados enla experiencia N°5 de laboratorio de electr#nica dictado en el primer semestre de &'() acar,o de la profesora Carla Tureo Arratia.

El amplificador operacional * es un amplificador de acoplamiento directo de alta,anancia * /ue mediante el uso de una red de realimentaci#n puede controlar en formamas eficiente la ,anancia .Es mu" +ers$til " eficiente * permite reali>ar aplicaciones tantolineales como no lineales las /ue inclu"en $reas de instrumentaci#n electr#nica *circuitosde interfa> * electr#nica industrial * computaci#n anal#,ica " otras aplicaciones especiales.4entro de los usos específicos del amplificador operacional se tienen: amplificadores decorriente continua " corriente alterna * comparadores * osciladores * multi+ibradores *filtros acti+os * amplificadores de instrumentaci#n * transmitters " acondicionadores dese%al etc. A continuaci#n se presenta un experimento en base a la aplicaci#n delfuncionamiento de los circuitos amplificadores operacionales antes mencionados*tratando de explicar* mostrar " e?emplificar de la me?or forma posible las formas defuncionamiento para los cuales se confi,uran sus topolo,ías de circuitos* tratando deabarcar de la forma m$s clara posible los aspectos cla+es con respecto a su uso en susdi+ersas formas de aplicaci#n deri+antes.


4/17

(

CAPÍTULO 1

FUNDAMENTOS TEORICOS

(.( El 4iodo

El diodo es un elemento semi@conductor constituido por dos ?unturas las cuales sondopadas el-ctricamente una de tipo P en su c$todo " otra de tipo N en su $nodo * dic!odispositi+o posee una cur+a característica* la cual no es una línea recta* debido a esta propiedad al diodo se le es denominado como Elemento No 9ineal # 4ispositi+o No9ineal* " este es el ,ran problema de los diodos* "a /ue es mu" difícil traba?ar en mallascon ellos debido a /ue sus ecuaciones son bastante comple?as describiendo así la ecuaci#nmatem$tica /ue describe a esta cur+a es:

B

Fi,. (.(.(

En la practica se lo,ro establecer aproximaciones de modo /ue en polari>aci#ndirecta* presenta una caída de tensi#n i,ual '. < mientras /ue la corriente lo,ra aumentar considerablemente* conduciendo a ele+ados ni+eles de corrientes atre+es del diodo.4ebido a estas corrientes ,randes el diodo podría romperse* por eso !a" /ue tenercuidado con dic!as corrientes no superen los ni+eles dados por el fabricante.

(.( 0ectificador de 6nda Completa

El rectificador de onda completa emplea el uso de ambos semi@cilos para entre,ar+olta?e a la car,a por lo tanto* se emplean dos diodos de los cuales uno de ellos

funcionara exclusi+amente en el semi@ciclo positi+o mientras* /ue el se,undo conducir$en el semi@ciclo ne,ati+o " con ello obtendremos corriente en la car,a rectifica en ambossemi@ciclos por lo /ue la tensi#n de inter-s ser$ medida en la car,a 0 " obtendr$ otras propiedades a la tensi#n aplicada en la car,a* como la frecuencia de onda ser$ el doble dela frecuencia de entrada.

a 0ectificador tipo puente


5/17

&

El rectificador tipo puente emplea de diodos en +e> de &* lo,rando /ue con estedise%o se elimina la necesidad de la conexi#n intermedia del secundario deltransformador. 9a +enta?a de no usar dic!a conexi#n es /ue la tensi#n en la car,arectificada es el doble /ue la /ue se obtendría con el rectificador de onda completa con &

diodos. El funcionamiento de estos diodos es mu" similar al rectificador de media ondalos diodos (" 8 conducen en el semi@ciclo positi+o " los diodos & " en el semi@ciclone,ati+o lo,rando la rectificaci#n en la car,a. 9a diferencia m$s importante es /ue latensi#n in+ersa /ue tienen /ue soportar los diodos es la mitad de la /ue tienen /uesoportar los diodos en un rectificador de onda completa con & diodos* con lo /ue sereduce el coste del circuito.

Fi,.(.&.(

Fi,.(.&.&

Fi,.(.&.8

Fi,.(.&.


6/17

8

(.& Amplificadores operacionales

2n amplificador operacional es un blo/ue con terminales de entrada " salida * elcual re/uiere fuentes de alimentaci#n positi+as " ne,ati+as para su operaci#n permitiendo

una salida con una cierta ,anancia limitada por sus fuentes de alimentaci#n la cualdetermina sus m$ximos " mínimos traspasos de ener,ía.


7/17

9a cur+a a* +olta?e* etc. proporcional a la salida o resultado del sistema* de forma /ue sein+ierte la direcci#n del cambio de la salida. Esto tiende a estabili>ar la salida* procurando/ue se manten,a en condiciones constantes.


8/17

5

(.8.( Confi,uraciones

a 1e,uidor: 1e usa como un buffer * para eliminar efectos de car,a o paraadaptar impedancias conectar un dispositi+o con ,ran impedancia a otro con

ba?a impedancia " +ice+ersa.

Fi,.(..(.(

b n+ersor : 9a se%al de salida es i,ual a la se%al de entrada en forma

multiplicada por una constante " de si,no contrario fase in+ertida (J',rados.

Fi,.(..(.&

c n+ersor sumador : 1u salida es proporcional a la suma* ponderada o no* delos +alores de entrada.

Fi,.(..(.8


9/17

)

d n+ersor 0estador: 9a salida es proporcional a la resta de las entradas.Tambi-n es llamado amplificador diferencial.

Fi,.(..(.

e No in+ersor: Amplifica la se%al de entrada multiplic$ndola por una constante.

Fi,.(..(.5

f 4iferencial :Es un circuito /ue no se suele usar en la pr$ctica "a /ue no esestable. Esto se debe a /ue al amplificar m$s las se%ales de alta frecuencia setermina amplificando muc!o el ruido.

Fi,.(..(.)


10/17

, nte,rador: El inte,rador no se usa en la pr$ctica de forma discreta "a /uecual/uier se%al pe/ue%a de 4C en la entrada puede ser acumulada en elcondensador !asta saturarlo por completo. Este circuito se usa de formacombinada en sistemas retroalimentados /ue son modelos basados en

+ariables de estado +alores /ue definen el estado actual del sistema donde elinte,rador conser+a una +ariable de estado en el +olta?e de su condensador.

Fi,.(..(.

(. 0etroalimentaci#n positi+a

Es una realimentaci#n en la cual el sistema responde en la misma direcci#n /ue la perturbaci#n* dando por resultado la amplificaci#n de la se%al ori,inal en +e> deestabili>ar la se%al.

(..( Confi,uraciones

a Comparador

Fi,.(.5.(.(


11/17

J

b Comparador no in+ersor

Fi,.(.5.(.&

c Comparador in+ersor

Fi,.(.5.(.8

d Comparador con referencia

Fi,.(.5.(.

e Comparador con referencia ne,ati+a

Fi,.(.5.(.5


12/17

K

f Comparador de !ist-resis

Fi,.(.5.(.)

, Comparador con !ist-resis con umbral

Fi,.(.5.(.

! Comparador con !ist-resis no in+ersor

Fi,.(.5.(.J


13/17

('

CAPÍTULO 2

DESARROLLO ACTIVAD DE LABORATORIO

&.(.( Acti+idad de 9aboratorio

En esta ocasi#n la acti+idad de laboratorio consiste fundamentalmente en ,eneraruna se%al con forma de diente de sierra* para representa la primera etapa del procedimiento /ue produce el disparo de un tiristor* mediante el empleo de di+ersoselementos el-ctricos " electr#nicos indicados a continuaci#n.

( Puente rectificador de onda completa& Circuitos nte,rador 9(CN( Capacitor de '.(LuFM& 0esistores de &&''L6!mM& 0esistores de (L6!mM( 0esistor de ('L6!mM( 0esistor de (''L6!mM( 0esistor de 5)Lo!mM& 4iodos de la serie (N(J( Transformador de punto medio de &&'L


14/17

((

&.(.& 4esarrollo Experimento

Para comen>ar se ener,i># el transformador para +erificar la forma de onda /ue,enera " se obtu+o la si,uiente se%al

Fi,.&.(.&.(


15/17

(&

2na +e> reconocida la se%al se comen># el ensambla?e del circuito en la tabla deconexiones* en primer lu,ar se conect# el rectificador electr#nico de onda completa "tambi-n se +erifico su buen funcionamiento al obser+ar esta forma de onda:

Fi,ura. &.(.&.&

9ue,o es el turno de conectar de forma apropiada el circuito inte,rado 9555*si,uiendo la conexi#n anteriormente expuesta se tiene especial cuidado "a /ue el 955representa el amplificador operacional A( " A& en el es/uema principal* para tener una+isi#n m$s clara la si,uiente ima,en:

Fi,ura &.(.&.8


16/17

(8

Así se aclara la funci#n de Amplificador operacional del circuito inte,radoLM741CN.

Para alimentar los circuitos inte,rados se conectar a la fuente de +olta?e constantea?ustada a (5L


17/17

(

CONCLUSIÓN

En esta experiencia se ocuparon bastantes elementos el-ctricos " electr#nicos loscuales son de uso a ,ran escala en la industria del $rea el-ctrica como son los diodoscapacitores* transformadores* puentes rectificadores " circuitos inte,rados* los /ueempleados en un conexionado #ptimo " efecti+o ,eneran resultados mu" satisfactorios.

Para este caso se obtu+o una se%al de onda del tipo diente de cierra producto del buen empleo de estos dispositi+os* lo /ue a ,randes ras,os compone una de las etapas /ueforma la secuencia necesaria para el disparo de un tiristor.

.

experiencia lab. electronica n°5 (desarrollo)

Documents