UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA CENTROAMERICANA

FACULTAD DE INGENIERIAS

Circuitos I

Secc.554

Laboratorio 5: Amplificador Operacional.

Parcial: Segundo.

Instructor: Ing. Ricardo Tellez Trochez.

Equipo: Jerson Orlando Castillo Berrios………….…..11411205

Marvin Rubèn Godoy Reyes..………………..11511032

Fecha: 3 de Marzo del 2018

Campus: Tegucigalpa D.C.

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ContenidoResumen Ejecutivo.......................................................................................................4

Parte I........................................................................................................................4

Parte II......................................................................................................................4

Parte III.....................................................................................................................4

Objetivos.......................................................................................................................5

Marco Teòrico..............................................................................................................5

Circuitos Integrados ( IC )........................................................................................5

Clasificación de IC’S............................................................................................5

Tipos de IC’S........................................................................................................5

Muestra de Clasificación de IC’S.........................................................................6

Amplificador Operacional ( op - amp )....................................................................6

Caracterìsticas.......................................................................................................6

Amplificador Inversor..............................................................................................7

Amplificador Operacional LM741.......................................................................7

..................................................................................................................................7

Resultados Experimentales...........................................................................................8

Resultados Simulados Tabla I......................................................................................9

Vout con R2 = 47KΩ................................................................................................9

Vout con R2 = 10KΩ................................................................................................9

Vout con R2 = 5.6KΩ.............................................................................................10

Vout con R2 = 47KΩ y 0.8vpp...................................................................................10

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Resultados Simulados NI Multisim............................................................................11

Vout con R2 = 47KΩ, 0.1vp, Circuito....................................................................11

Vout con R2 = 47KΩ, 0.1vp, Gràfica.....................................................................11

................................................................................................................................11

Vout con R2 = 10KΩ, 0.1vp, Circuito....................................................................12

Vout con R2 = 10KΩ, 0.1vp, Gràfica.....................................................................12

....................................................................................................................................12

Vout con R2 = 5.6KΩ, 0.1vp, Circuito...................................................................13

Vout con R2 = 5.6KΩ, 0.1vp, Gràfica....................................................................13

Vout con R2 = 47KΩ y 0.8vpp...............................................................................14

Vout con R2 = 47KΩ y 0.8vpp, Gràfica.................................................................14

Cuestionario................................................................................................................15

Conclusiones...............................................................................................................17

Bibliografía.................................................................................................................18

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Resumen Ejecutivo

Parte I

Comenzamos ensamblando un pequeño circuito en el Ni Elvis a base de un integrado

el cual es un amplificador operacional, una fuente AC ( con una voltaje y frecuencia

determinados ), dos fuentes DC ( negativa y positiva ) y un par de resistencias, en las

cuales sustituíamos una de ellas por otras de diferentes valores, con estas

modificábamos la señal de salida.

Parte II

Aplicamos las fuentes DC al amplificador con las cuales lo polarizamos, observando

colocar correctamente el voltaje positivo y negativo en sus terminales correctas, también

le conectamos dos resistencias que llamaremos R1= 1KΩ y R2 que la iremos variando

en tres distintos valores ( 47KΩ, 10KΩ y 5.6KΩ ), con ello modificamos la señal de

salida, la cual variara su voltaje con cada una de las resistencias a reemplazar.

Parte III

Por ultimo reemplazamos R2 nuevamente por su valor inicial, también modificamos

el voltaje de la fuente AC, elevándolo un poco ( de 0.1 vp a 0.4 vp ), con ello nuestra

señal de salida cambio un poco su forma, aplanándose los picos mas altos en la onda

senoidal observada.

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Objetivos

Conocer el funcionamiento de un amplificador operacional y sus

aplicaciones, dependiendo de sus diferentes configuraciones.

Marco Teòrico

Circuitos Integrados ( IC )

También llamados chips, en los cuales en su interior encontramos miles o millones

de dispositivos electrónicos como: transistores, resistencias, condensadores, diodos

interconectados. Todo ello dentro de un encapsulado plástico o cerámico, en su parte

externa observaremos conductores metàlicos que comúnmente llamamos pines o

terminales.

Clasificación de IC’S.

Son clasificados en diferentes tipos de integración:

SSI: integración de pequeña escala ( contiene un máx. de 10 componentes ).

MSI: integración a media escala ( contiene de 10 - 100 componentes ),

comunes en sumadoras y multiplexores.

LSI: integración a gran escala ( contiene de 100 - 1000 componentes ),

microprocesadore.

VLSI: integración a muy gran escala ( contiene de 1000 - 10000 componentes

), con estos nace la era de los equipos portátiles.

Tipos de IC’S.

Circuitos Integrados Anàlogos: contienen transistores sin conexiones entre

ellos o complejos circuitos.

Circuitos Integrados Digitales: entre estos están las compuertas lògicas,

microprocesadores y microcontroladores. (Castiglione, 2013)

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Muestra de Clasificación de IC’S.

Amplificador Operacional ( op - amp )

Su nombre se debe a Jhon Ragazzini en 1947. Al estudiar computadoras análogas,

luego de terminada la segunda guerra mundial, los primeros fueron a base de tubos al

vacio. Puede sumar señales, amplificarlas, integrarlas o diferenciarlas, circuitos

osciladores, filtros activos, . Se dice que se comporta como una fuente de tensión

controlada por tensión.

Es un elemento de circuito activo, cuyas partes de interés son:

Entrada inversora, terminal 2.

Entrada no inversora, terminal 3.

Salida, terminal 6.

Suministro de tensión positiva, terminal 7.

Suministro de tensión negativa, terminal 4.

Caracterìsticas.

Amplificador de tensión de muy alta ganancia.

Utilizados en circuitos de retroalimentación.

Entradas diferenciales ( terminales 6,3,2 ). Vsalida = ganancia ( entrada no

inversora – entrada inversora ).

No fluye corriente a su interior.( ideal ). (Sadiku, 2013)

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Amplificador Inversor

En este la señal de salida es inversa a la entrada en polaridad, aunque puede ser

mayor, igual o menor, dependiendo de la ganancia que le demos. La R2 que colocamos

entre la salida y la entrada negativa se denomina retroalimentación, si queremos

aumentar la tensión a la vez que la invertimos, aumentamos el valor de R2 para que el

voltaje de entrada sea aumentado.

Por ejemplo si queremos el doble del voltaje de entrada el valor de R2 debe ser el

doble de R1, la ganancia = - R2/R1. (William H. Hayt Jr., 2007)

Amplificador Operacional LM741

OP utilizado en nuestra pràctica.

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Resultados Experimentales

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Resultados Simulados Tabla I

Vout con R2 = 47KΩ

10

Vout con R2 = 10KΩ

Vout con R2 = 5.6KΩ

11

Vout con R2 = 47KΩ y 0.8vpp

Resultados Simulados NI Multisim

Vout con R2 = 47KΩ, 0.1vp, Circuito

12

Vout con R2 = 47KΩ, 0.1vp, Gràfica

Vout con R2 = 10KΩ, 0.1vp, Circuito

13

Vout con R2 = 10KΩ, 0.1vp, Gràfica

Vout con R2 = 5.6KΩ, 0.1vp, Circuito

14

Vout con R2 = 5.6KΩ, 0.1vp, Gràfica

Vout con R2 = 47KΩ y 0.8vpp

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Vout con R2 = 47KΩ y 0.8vpp, Gràfica

Cuestionario

1. ¿ El amplificador operacional es un elemento activo o pasivo de circuito ?

¿ Por què ?

R// Si recordamos un elemento pasivo es aquel que representa carga, disipa o

almacena energía ( resistencias, condensadores, etcétera ), de tal forma nuestro op –

amp es un elemento activo que necesita energía externa para funcionar, realizar o

cambiar señales de tensión ( diodos, transistores, pilas, amplificadores operacionales )

por que dicho de otra forma altera la energía eléctrica y en nuestro caso un amplificador

de tensión de muy alta ganancia.

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2. Los amplificadores operacionales como el LM741 son circuitos electrónicos

especiales conocidos como, “ Circuitos Integrados “, busque un diagrama del

circuito integrado LM741. ¿ Cuàl es el elemento electrónico clave en el

funcionamiento del IC LM741 ?

R// Se puede decir que los transistores que actúan como inversores y no inversores.

3. ¿ Què pasa cuando la salida de un amplificador operacional tiene un voltaje

mayor que el de su alimentación ?

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R// Un principio importante en nuestro op – amp de fase es que no hay corriente en

las terminales 2 y 3, esta viajara por R1 y R2 y que la diferencia de tensión entre estas

terminales es cero o iguales, podemos mencionar que la ganancia es igual a [−R 2R 1 ] que

nombraremos como “A”, lo cual indica que esta determina la tensión de salida, de tal

forma que el voltaje de salida es igual a “(A)(Vin)”.

Formula a interpretar:

I1 = I2, A = ganancia, A = [−R 2R 1 ], I Terminales 2 y 3 = 0, Vx = Vg = 0.

[Vin−VxR 1 ] = [−Vx−Vout

R 2 ][Vin

R 1 ] = [−VxR2 ]

[−R 2R 1 ]Vin = Vout

(A) ( Vin ) = Vout

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4. Explicación del por que de la apariencia de la señal de salida al modificar el

voltaje de la fuente AC a 0.4 vp.

R// Como comentamos el Vout es directamente proporcional a la ganancia, lo que

significa que nuestras resistencias no son las apropiadas.

Dicho de otra manera si conectamos una fuente de 30v, no introducirà 1v al op –

amp. Configurado con una ganancia de 100, su máximo es inferior a [ 30100

=0.3 v ], los

op – amp ya tienen definidos sus especificaciones de trabajo, por lo tanto el circuito

recortara los picos, introduciendo cantidades severas de distorsiòn.

Conclusiones

Podemos decir que conocimos un semiconductor muy útil, sus características y

posibilidades, en este caso observamos el funcionamiento de un amplificador

operacional inversor, el cual aumenta exponencialmente la tensión de entrada en su

salida, dependiendo directamente de las resistencias que utilicemos, ya que estas son su

factor de ganancia, también observamos que estos op – amp tiene especificaciones de

funcionamiento con las cuales tienen máximos y mínimos valores de trabajo, lo cual

pudimos verificar en nuestra experiencia al momento de intercambiar R2 y al modificar

en la ùltima parte el Vin. Por otro lado conocimos la amplia gama de aplicaciones en la

que los podemos aplicar como ser: amplificadores de audio o vìdeo, seguidor de

tensión, reguladores entre otras utilidades practicas.

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Bibliografía

Castiglione, J. (16 de agosto de 2013). RedUSERS. (J. Castiglione, Editor) doi:S.D.

Sadiku, C. K. (2013). Amplificadores Operacionales. En C. K. Sadiku, & P. E. Vàsquez

(Ed.), Fundamentos de Circuitos Elèctricos (C. R. Pedraza, Trad., 5 ed., Vol.

Quinta ediciòn, pág. 865). Mexico, D.F., Mexico: Mcgraw Hill. doi:S.D.

William H. Hayt Jr., J. E. (2007). El Amplificador Operacional. En J. E. William H.

Hayt Jr., & P. R. Vàsquez (Ed.), Anàlisis de Circuitos en Ingenierìa (C. R.

Pedraza, Trad., 8 ed., pág. 849). Mèxico, D.F., Mèxico: McGraw - Hill. doi:S.D.