INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITECNICOSANTIAGO MARIOEXTENSIN PORLAMAR

Amplificadores operacionales

AUTORES:Zacaras Antonio.CI.20.113.709.

PORLAMAR, NOVIEMBRE DEL 2015

PRE- LABORATORIO

Qu es un amplificador operacional?Un Amplificador Operacional (AO) es un circuito integrado que contiene varias etapas de transistores interconectados de manera que el conjunto puede amplificar la seal; ganancia infinita, salida nula en ausencia de la seal de entrada, impedancia de entrada infinita, impedancia de salida cero, ancho de banda infinito y tiempo de subida nulo Son dispositivos electrnicos capaces de realizar una gran cantidad de funciones dentro de un circuito electrnico, dependiendo de la como se coloque dentro del mismo.

Configuraciones bsicas de los A.O. explique el funcionamiento y genere las ecuaciones matemticas del amplificador inversor y no inversorConfiguracin: Los amplificadores operacionales de propsito general fueron rediseados para optimizar o incorporar ciertas caractersticas. Los circuitos integrados de funcin especial que contienen ms de un amplificador operacional se desarrollaron entonces para llevar a cabo funciones complejas.Los siguientes son algunos ejemplos:1. Capacidad de alta corriente, alto voltaje o ambos.2. Mdulos para sonar de emisin y recepcin.3. Amplificadores mltiples4. Amplificadores de ganancia programable.5. Instrumentacin y control automotriz.

Funcionamiento:El smbolo del amplificador operacional es el de un tringulo en cuya base de colocan las patas inversora y no inversora. En el vrtice superior se coloca la salida.En los lados del tringulo se colocan las entradas del voltaje que se necesita para hacer efectiva la amplificacin. Una de las funciones principales del amplificador operacional es la de comparador. Una de las condiciones que se debe cumplir para utilizar el amplificador operacional es que el voltaje entre la entrada inversora y no inversora debe ser cero.A.O. No inversor: Esta configuracin permite aumentar el nivel del voltaje en una seal de entrada de tal forma que la seal que entra en la pata no inversora sale amplificada del dispositivo.

A.O. Inversor: El amplificador operacional inversor logra invertir un voltaje de entrada a la vez que lo amplifica.

Amplificador de instrumentacin, explique su funcionamientoEs un dispositivo creado a partir de amplificadores operacionales. Est diseado para tener una alta impedancia de entrada y un alto rechazo al modo comn (CMRR). Se puede construir a base de componentes discretos o se puede encontrar encapsulado (por ejemplo el INA114). La operacin que realiza es la resta de sus dos entradas multiplicada por un factor. Su utilizacin es comn en aparatos que trabajan con seales muy dbiles, tales como equipos mdicos (por ejemplo, el electrocardigrafo), para minimizar el error de medida.

Funcionamiento: Aumenta la impedancia de entrada del conjunto. Gracias a su configuracion no inversora iguala la impedancia del circuito a la del AO. Suelen utilizarse operacionales con entradas basadas en FET para conseguir bajas corrientes de polarizacin. Para el tercer operacional es la de amplificar la diferencia de seal entregada por los dos operacionales de alta impedancia

Parmetros importantes del Amplificador de Instrumentacin Ganancia: seleccionable, estable, lineal. Entrada diferencial: con CMRR alto. Error despreciable debido a las corrientes y tensiones de offset Impedancia de entrada alta Impedancia de salida baja

Encapsulados existentes en el mercado para ser utilizados como Amplificadores de InstrumentacinAmplificadores de instrumentacin integrados - INA114 Las caractersticas de los amplificadores de instrumentacin pueden optimizarse si se disean como circuitos integrados, ya que el fabricante puede garantizar la precisin de los elementos crticos y lograr el apareamiento de componentes con gran exactitud. Como ejemplo de estos circuitos integrados veremos el INA114 de Burr-Brown.

Amplificadores de instrumentacin de ganancia programable - PGA204.Estos circuitos integrados son amplificadores de instrumentacin en los cuales es posible variar la ganancia mediante una red de resistencias integradas en el circuito y cuya topologa puede seleccionarse digitalmente accionando llaves analgicas tambin integradas. Como ejemplo de estos circuitos integrados veremos el PGA204/205 de Burr-Brown.Circuito esquemtico:

Actividades de laboratorioParte I. Circuitos bsicos; los terminales sern mostrados en la gua que se ver ms adelanteLos materiales a utilizar para la figura 1, el cual es un amplificador inversor son: 1 A.O. LM741 1 Resistencia de 5,7K 1 Resistencia de 100K 1 Resistencia de 10K 1 Fuente de voltaje doble 1 Osciloscopio 1 Generador de seales Multmetro Puntas de pruebas Protoboard

ACTIVIDADES DE LABORATORIO

PARTE I. CIRCUITOS BASICOS.

Identifique ydibujeenelrecuadro los terminales de los amplificadores operacionales a utilizar en laprctica (LM741 / TL081).

Realiceelmontajedelcircuito dela Figura 1con el amplificador operacional LM741 y el TL81. Escoja un valor adecuado de ganancia de voltaje para amplificar la seal de entrada:Vi = 0,5 * sen (6285 t)(V), energice con Vcc = 12 Vdc.

Figura 1

a.Identifique el tipo decircuito mostrado en lafigura 1: Amplificador Inversorb.Conecte la seal de entrada Vi del generador y la seal de salida Vo del circuito al osciloscopio. Dibuj en papel milimetrado las seales observadas indicando la posicin de volt/div y time/div de cada seal.

En la figura mostrada se muestra un Amplificador Inversor montado en el laboratorio de electrnica, con una frecuencia de 1khz, en el osciloscopio se reflejan para el canal 1= 500mA para el canal 2=500mA, un tiempo T= 250ms y una frecuencia F=999,994khz. El voltaje del A.O. es de 12v y -12v

PARTE II. DiseoDisee un Amplificador de Instrumentacin con las siguientes especificaciones: Ganancia diferencial: Ad= 100 V/V Circuito de ajustes fino de ganancia Circuito de ajustes del rechazo al modo comn Los materiales a utilizar para esta simulacin son: 3 Amplificadores Operacionales 3 Resistencias de 10k 2 Resistencia de 1k 2 Resistencias de 5k 2 Generadores de seales 1 Osciloscopio NOTA: la resistencia clave para variar la ganancia es la R2 del circuito

CALCULOS:

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Monte sudiseo del AI.Observe la salidadel circuito enel osciloscopio ygrafique la sealobservada

Expliqueloobservado. Se pudo observar una seal senoidal con una ganancia de 100v en donde la resistencia clave para variar la ganancia es la R2 del circuito.

Cul dela(s) resistencia(s)se debe(n) cambiar para variarla gananciade AI?La resistencia que se debe cambiar para variar la ganancia es la R2.

Se simulo el Amplificador de instrumentacin:

En la grfica se puede observar que la seal senoidal comienza en 0V y tiene una ganancia que va desde -100V hasta 100V.Si los clculos son correctos la ganancia debe dar lo que se quiere en este caso fue una ganancia de 100v, el cual dio tanto en los clculos como en la simulacin que se realiz.

POST-LABORATORIOSimule el circuito del amplificador de instrumentacin para una G= 1000 y con Vi=1mV.