solución de la guía amplificadores operacionales

Sena cimi Solucin de la Gua de aprendizaje

QUE ES UN OP-AMP?El amplificador operacional es un dispositivo lineal de propsito general el cual tiene capacidad de manejo de seal desde f=0 Hz hasta una frecuencia definida por el fabricante; tiene adems limites de seal que van desde el orden de los nV, hasta unas docenas de voltio (especificacin tambin definida por el fabricante). Los amplificadores operacionales caracterizan por su entrada diferencial y una ganancia muy alta, generalmente mayor que 105 equivalentes a 100 dB.

FIGURA 1

Un amp op es un amplificador diferencial que puede ser modelado por el circuito de dos puertas que aparece en la siguiente figura (1). Lo que lo caracteriza como un amplificador operacional es su elevada ganancia de voltaje una A de 100000 o superior. Por lo tanto, slo se requieren aproximadamente 50 V en vi para producir v0 = 5 V.

CUANTAS ENTRADAS TIENE UN OP-AMP Y QUE CARACTERISTICAS EXISTENHay varios tipos de presentacin de los amplificadores operacionales, como el paquete dual en lnea (DIP) de 8 pines o patitas. Para saber cual es el pin 1, se ubica una muesca entre los pines 1 y 8, siendo el # 1 el pin que est a la izquierda de la muesca cuando se pone el integrado como se muestra en el diagrama. La distribucin de los terminales del Amplificador operacional en el Circuito integrado DIP de 8 patillas es:

pin 2: entrada inversora (-)MESA 3


pin 3: entrada no inversora (+) pin 6: salida (out)Para alimentar un amplificador operacional se utilizan 2 fuentes de tensin:

Una positiva conectada al pin 7 y otra negativa conectada al pin 4.Tambin hay otra presentacin con 14 pines. En algunas versiones no hay muesca, pero hay un crculo pequeo cerca de la patita # 1.

Que implica que un op-amp sea dual o single ?El que un op-amp sea dual implica que puede ser conectado a dos entradas distintas de voltaje que por lo general son una positiva (V+) y una negativa (V-) Y el que se denomine single implica que solamente puede ser alimentado por un pin de una entrada de voltaje (V).

MESA 3


Cual es la funcin del offset en un opamp ?Es la diferencia de tensin que se obtiene entre los dos pines de entrada cuando la tensin de salida es nula, este voltaje es cero en un amplificador ideal lo cual no se obtiene en un amplificador real. Esta tensin puede ajustarse a cero por medio del uso de las entradas de offset (solo en algunos modelos de operacionales) en caso de querer precisin. El offset puede variar dependiendo de la temperatura (T) del operacional como sigue:

Donde T0 es una temperatura de referencia. Un parmetro importante, a la hora de calcular las contribuciones a la tensin de offset en la entrada de un operacional es el CMRR (Rechazo al modo comn). Ahora tambin puede variar dependiendo de la alimentacin del operacional, a esto se le llama PSRR (power supply rejection ratio, relacin de rechazo a la fuente de alimentacin). La PSRR es la variacin del voltaje de offset respecto a la variacin de los voltajes de alimentacin, expresada en dB. Se calcula como sigue:

Que valor toma la resistencia de entrada en un op-amp ideal y cual aparece en la hoja de datos de lm324 lm741MESA 3


2 m ohmDESCRIPTION The mA741 is a high performance operational amplifier with high Open-loop gain, internal compensation, high common mode range and exceptional temperature stability. The mA741 is Short-circuit-protected and allows for nulling of offset voltage. FEATURES Internal frequency compensation Short circuit protection Excellent temperature stability High input voltage range PIN CONFIGURATION 1, 2,3,4,5,6,7,8,-,+ OFFSET NULL INVERTING INPUT NONINVERTING INPUT V NC V+ OUTPUT OFFSET NULL TOP VIEW D, F, N Packages SL00095 DC ELECTRICAL CHARACTERISTICS TA = 25C, VS = 15V, unless otherwise specified. SYMBOL PARAMETER TEST CONDITIONS SA741C UNIT Min Typ Max VOS RS=10kW 2.0 6.0 mV Offset voltage RS=10kW, over temp. 7.5 mV DVOS/DT 10 mV/C IOS 20 200 nA Offset current Over temp. 500 nA DIOS/DT 200 pA/C IBIAS 80 500 nA Input bias current Over temp. 1500 nA DIB/DT 1 nA/C RL=10kW 12 14 V VOUT Output voltage swing RL=2kW, over temp. 10 13 V RL=2kW, VO=10V 20 200 V/mV AVOL Large-signal voltage gain RL=2kW, VO=10V, over temp. 15 V/mV Offset voltage adjustment range 30 mV PSRR Supply voltage rejection ratio RS310kW 10 150 mV/V CMRR Common mode rejection ration 70 90 dBMESA 3


VIN Input voltage range Over temp. 12 13 V RIN Input resistance 0.3 2.0 MW Pd Power consumption 50 85 mW ROUT Output resistance 75 W ISC Output short-circuit current 25 mA

El Amplificador Operacional ideal se caracteriza por:

Resistencia de entrada, (Ren), tiende a infinito. Resistencia de salida, (Ro), tiende a cero. Ganancia de tensin de lazo abierto, (A), tiende a infinito. Ancho de banda (BW), tiende a infinito. Vo = 0, cuando V+ = VLm324 lm741

Que valor toma la corriente de entrada de un op-amp ideal y cual aparece en la hoja de datos de lm324 lm741Referencia Lm341 Lm741 Resistencia de entrada 2 m 2 m Corriente de entrada 45na 30na

Features Operation from Single or Dual Supplies Unity-Gain Bandwidth. . . . . . . . . . . . . . . . . . .1MHz (Typ) DC Voltage Gain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100dB (Typ) Input Bias Current. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45nA (Typ) Input Offset Voltage. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2mV (Typ)MESA 3


Input Offset Current - CA224, CA324, LM324, LM2902. . . . . . . . . . 5nA (Typ) - CA124. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3nA (Typ) Replacement for Industry Types 124, 224, 324

Las referencia delos op - amp son:TABLA DE DIFERENCIAREFERENCIA IMAGEN N.P. I. In. Z. In. V. Max.Tra. F. Opera

SC5514

4

3nA

100M

32V.

LM318

1

30nA

3M

13V.

LM741

1

20n A

20M

10V

NE5533

2

500n A

100K

20V

Actividad de aprendizaje # 2En esta actividad de aprendizaje se realizara el anlisis de conceptos de un amplificador operacional como buffer y como comparador para esto utilizaremos el material de apoyo realizaremos el montaje con un op amp 741 yMESA 3


compararemos con la simulacin de la misma los resultados en el caso que la seal de entrada sea senoidal de magnitud 0.1 v Simulacin Buffer o seguidor

V110V

U8

7

3 6 2

A B C

4 1 5

741

D

V2-10v

Montaje montaje Salida de seal

Buffer: la configuracin buffer tiene la capacidad de dejar pasar la seal de entrada y mostrar la misma de salida.

MESA 3


comparadorV310v

U17

A B

3 6 24 1 5

C D

741

V4-10v

Resultados de aprendizaje: Buffer: la configuracin buffer tiene la capacidad de dejar pasar la seal de entrada y mostrar la misma de salida. Comparador: el comparador tiene la capacidad de saturarse positivamente o negativamente dependiendo de la amplitud de la entrada v1 y v2, y la seal de salida tiene una pequea perdida de 1.5 v

Actividad de aprendizaje #3En esta actividad de aprendizaje analizara la respuesta de un circuito a una entrada senoidal en las configuraciones inversora y no inversora. Realice la simulacin y el montaje para un circuito inversor y uno no inversor cuya ganancia sea con una entrada de 0.3 sin que la seal se sature. Que ocurre al colocar los dos circuitos en serie uno con el otro con la seal de salida del circuito , para cada punto de la actividad anexe las graficas obtenidas en la simulacin Simulacin Inversor

-

MESA 3


V110V

R13 410 2

U17 16

A B

4 5

LM741

C D

R210k

V2-10V

Montaje montaje Salida de seal

MESA 3


No inversor

TY10V

UI3 6 2 A B

4 5

RTY410

7 1

LM741

C D

YY10k

DFGHJ-10V

montaje

Salida de seal

MESA 3


Serie inversora y no inversora

V110V

R310k

TY U17 110V

R13 410 2

UI6 3 6 A B

4 5

2 LM741

4 5

RTY410

7 1

R210k

LM741

C D

YY10k

V2-10V

DFGHJ-10V

Actividad de aprendizaje # 4En esta actividad de aprendizaje analizaran la respuesta de un circuito en la configuraciones sumador inversor, sumador no inversor, para 3 seales diferente naturaleza ,misma frecuencia misma amplitud anexe las graficas de entradas y salidas para cada circuito - sumador inversor: la frecuencia mayor va por encima de la menor frecuencia Sumador inversor

R115k

V110V

R22.2k A

R347k

U17 13 6 2

B C D

R410k

4 5LM741

R510k

V2-10V

MESA 3


montaje

Salida de seal

Sumador no inversor:R115k

R22.2k

V110V

R347k

U17 13 6 2 A B C

4 510k LM741

R5 R410k

D

V2-10V

MESA 3


Restador

V1 R3 R22.2k 3 10k 10V

U17 1A 6 2 B C

R115k

4 5

R4 LM74110k

D

V2-10V

Que ocurre cuando una de las seales cambia su frecuencia en 1000 veces la de los dems explique y grafique -El periodo es mucho mas rpido por lo que e la seal se vuelve constante Que ocurre cuando una de las seales tiene una magnitud de 10 veces mas que las otras explique y grafique -El periodo disminuye y empieza a oscilar

Actividad de aprendizaje # 5En esta actividad de aprendizaje se analizaran la respuesta de un circuito en las configuraciones integrador y derivador cuando la entrada es una seal de 0.2v y frecuencia de 2khz con naturaleza senoidal, cuadrada y triangular Realice la simulacin y el montaje de cada una de los circuitos y verifique la respuesta Integrador

V110V

U1

7 1

3 6 2

A B C

R31k

C11uF

4 5

LM741

D

V2-10V

MESA 3


Derivador

V110V

R21k

U17 1A 6 B C

C11nF

3 2

R35k

4 5

LM741

R1

D

2k

V2-10V

Analice la respuesta la respuesta cuando los dos circuitos estn en serie

V1215V

V115V

R21k

QW7 13 6 2 1nF

U17 1A 6 B C D LM741

C1

3 2

R341k

4 5

R3LM741 10k

4 5

R1

CI1nF

1k

V23-15V

V2-15V

MESA 3


Actividad de aprendizaje # 6Realice la simulacin y el montaje de un filtro pasa baja con frecuencia de corte de 50 hz para este montaje realice la grafica de ganancia vs frecuencia de entrada Filtro pasa baja

V1210V A

QW7 13 6 2

B C D

R34 CI0.1uF

4 5

1k

LM741

R2 R11k 5k

V23-10V

Realice la simulacin y el montaje de un filtro pasa alta con frecuencia de 20 khz para este montaje realice la grafica de ganancia vs frecuencia de entrada. Filtro pasa alta

V1210V

A

QW CI3 6 1uf 2

B C D

R341k

4 5

7 1

LM741

R2 R11k 5k

V23-10V

MESA 3


Coloque los dos circuitos en serie y realice la grafica de ganancia de circuito vs frecuencia

V10V

V110V

QW7 13 6 2

CI23 10uf 2

7 1

A 6 B C

R3 CI10uF

4 5

10k

LM741

R341k

4 5

R2 R11k 5k

R25

D

R5 5k1k

V4-10V

V2-10V

Actividad de aprendizaje # 7Realice la simulacin y el montaje de un amplificador de instrumentacin con op-amp diselo para que la ganancia sea variable, realice el montaje en una baquelita cuyas dimensiones no superan 4 x 5cms

MESA 3


Encuentre el datasheet de 4 amplificadores operacionales de instrumentacin encapsulados realice un cuadro comparativo de cada uno de ellos

Tabla de caractersticasREFERENCIA IMAGEN I. In. Z. In. V. Max.

1na144

2na

50k

18 (v)

Ina126

25na

80k

18(v)

Cl288

10na

32k

15(v)

Ad522ad

25na

1k

10(v)

MESA 3

solución de la guía amplificadores operacionales

Documents