Características del amplificador operacional

Electrónica. Material y equipo. Osciloscopio de dos canales. Protoboard. Mediciones. Respuesta transitoria

  • Enviado por: Víctor Gustavo Gamez Meza
  • Idioma: castellano
  • País: México México
  • 4 páginas
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PRACTICA No.1

CARACTERISTICAS DEL AMPLIFICADOR OPERACIONAL.

OBJETIVO.

Conocer las principales características de un amplificador operacional de propósito general.

INTRODUCCION

La primera práctica de Electrónica III consiste en conocer las características eléctricas del amplificador operacional LM741 dentro de las cuales están: el voltaje de desbalance de entrada (Vio), las corrientes de polarización de entrada (IB), la impedancia de entrada (Zi), la razón de rechazo al modo común (C.M..R.R.), la rapidez de cambio en el voltaje de salida (Slew Rate), la respuesta transitoria y la separación de canales; ésta última característica es aplicable cuando hay mas de un amplificador operacional en un solo chip o pastilla y se refiere al grado de interacción de la información o señal de un amplificador a otro; es por eso que para este paso utilizaremos el amplificador operacional LM747.

Antes de realizar la práctica el alumno debe de contar con la información teórica correspondiente con el fin de alcanzar el objetivo deseado.

MATERIAL Y EQUIPO.

1 Fuente dual de voltaje +/-15V C.D.

1 Multímetro digital

1 Osciloscopio de dos canales

1 Generador de funciones con ajuste de offset

1 Protoboard

1 Resistencia de 50*, ¼ W

2 Resistencias de 100*, ¼ W

5 Resistencias de 1K*, ¼ W

1 Resistencia de 2K*, ¼|W

2 Resistencias de 10K*, ¼ W

2 Resistencias de 100K*, ¼ W

1 Resistencia de1M*, 1/4W

1 Potenciómetro de 5M* (Trimpot)

1 Capacitor de 100pF

1 Amplificador Operacional LM741

1 Amplificador Operacional LM747

DESARROLLO.

  • Medición del voltaje de desbalance

  • Arme el circuito de la figura No.1

  • Energice el circuito y tome la lectura de Vo. Vo= 0.04 V

  • Calcule el valor del voltaje de desbalance de acuerdo a la fórmula.

  • Vio= 0.396 mV

  • Medición de las corrientes de polarización

  • Arme el circuito de la figura No. 2

  • Energice el circuito y tome las lecturas de VA y VB

  • VA= - 6 mV VB= - 6.2 mV

  • Calcule las corrientes de polarización IB1 e IB2, utilizando las fórmulas

  • IB1= 60 nA IB2= 62 nA

  • Determine el promedio de las corrientes de polarización IB= 61 nA

  • Medición de la impedancia de entrada.

  • Arme el circuito de figura No.3.

  • Energice el circuito y aplique una onda senoidal de 1 Vp-p a 100 Hz en la entrada del circuito.

  • Conecte el osciloscopio como se muestra en la figura.

  • Ajuste el potenciómetro hasta que el voltaje Vi', desplegado en el canal 2, sea la mitad del voltaje aplicado (0.5 Vp-p).

  • Cuando se logre la medición anterior elimine la alimentación del circuito y quite el potenciómetro sin desajustarlo. Mida su resistencia.

  • R= 0.75 M*

    Nota: Esta es la Zi del amplificador Operacional.

  • Medición de la rapidez de cambio en el voltaje de salida (SLEW RATE)

  • Arme el circuito de la figura No.4.

  • Energice el circuito y aplique una onda cuadrada de 5 Vp-p a 10KHz

  • Tome las lecturas de *V, *t y tr directamente del osciloscopio.

  • *V= 4.81 V *t= 4.8*s tr= 3.8*s

  • Determinar de acuerdo a las especificaciones los parámetros.

  • S.R. = *V/*t = 1 V/*s B.W. = 0.35/tr = 92.10 KHz

    Nota:

    S.R. = Slew Rate B.W. = Ancho de banda

    tr = Tiempo de elevación (Tiempo que transcurre cuando la señal de salida cambia de un 10% a un 90% de su valor final).

  • Medición de la razón de rechazo al modo común (C.M.R.R)

  • Arme el circuito de la figura No.5.

  • Energice el circuito y aplique una señal senoidal con una frecuencia entre 60Hz y 100Hz .

  • Con un voltímetro digital ajuste la entrada de la señal a 2 Vrms.

  • Vi= 2.81 V

  • Con el voltímetro digital mida la salida del circuito Vo= 578.1 mV

  • Determine las ganancias de voltaje de modo común y modo diferencial.

  • Ac = 0.205 Ad= 1K

    6. Calcule el valor del C.M.R.R. C.M.R.R. = 73.76 dB

  • Separación de canales

  • Arme el circuito de la figura No. 6

  • Energice el circuito y aplique una señal Vi al circuito. Asegurese de que el Amp. Op. 1 del LM747 tenga la salida correspondiente.

  • Mida la salida del Amp. Op. 2 del LM747 y calcule el valor de C.S.

  • C.S. = -115.91 dB

  • Respuesta transitoria

  • Arme el circuito de la figura No.7.

  • Aplique al circuito la forma de onda mostrada. Observe la forma de onda de salida y mida en la salida el valor del overshoot.

  • Overshoot = 43.75 mV con un tiempo de establecimiento de 310*s-->[Author:PC]

  • Explique a que se debe esta respuesta del amplificador operacional ?

  • La forma de onda de salida aumento con una pendiente finita llamada slew rate. Este efecto de salida en cuanto a la pendiente se debe al efecto no lineal que se produce cuando se tiene una señal fuerte en la entrada, los transistores internos se bloquean hasta que los elementos internos de realimentación reducen la tensión de entrada Va y a causa de la capacidad interna y parásita de la tensión de salida, se tarda algún tiempo en tomar su valor final en estado estacionario.

    OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES.

    Pues gracias a esta interesante practica pude observar y comprobar todos los parámetros del amplificador operacional que vimos durante las clases teóricas, esto nos sirve para poder comprender mejor estos parámetros, ya que llevándolas a la practica se puede dar un mejor aprendizaje por parte del alumno. También se observo que como toda cosa real siempre hay perdidas y no se puede comprobar algunos parámetros vistos en clase en forma ideal. Fue una buena idea usar diferentes configuraciones en las conexiones del Amplificador operacional ya que así pudimos ver por ejemplo la pendiente y tiempo de establecimiento en respuesta transitoria así como el overshoot y la relación de rechazo al modo común, la impedancia de entrada, slew rate y ancho de banda entre otros. Se pudo observar también la separación de canales, mediante un amplificador LM324, el cual contiene 4 Amp. Op. y se comprobó que no hay un cruce importante de información, el que idealmente debe de ser infinito visto esto en la clase teórica. ---------