Problemas Propuestos Con Amplificadores Operacionales

Universidad Nacional del Callao Escuela Profesional de Ingeniería Electrónica

Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica M.Sc. Ing. Armando Cruz Ramírez

Problemas propuestos con Amplificadores Operacionales

R Prob 1.- Demuestre que vo = 2 2  R1

 R2  (v 2 − v1 ) 1 + R v  

Prob 2.- Hallar la ganancia de ternsion en lazo cerrado ACL =

Prob. 3.- Determinar la gananciaen lazo cerrado ACL =

v0

v0

vi

vi

1

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Prob. 4.- El circuito mopstrado es un circuito denominado Girador (Representa o simula una impedancia inductiva). Encuentre la impedancia, Zin , vista desde los terminales de entrada

Prob.5.- Demostrar que la funcion de transferencia del circuito moatrado es de la forma

AV (s ) = Ko

sτ 3 (1 + sτ 1 )(1 + sτ 2 )

Grafique sus diagramas de Bode de amplitud y fase.

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Prob. 6.- El diagranma de Bode mostrado es la respuesta en frecuencia de amplitud de tension de un derivador compensado. Hallar el valor de sus elememtos para cumplir con las siguientes condiciones: Av

dB

ω 2 = 100rad / seg ω 3 = 1000rad / seg

Cuyos valores son de

− 20 dB / dec

20 dB / dec

Se tienen condensadores 20

20 2

100 pf → 10 µf ω1

ω2

ω3

ω4

ω

Prob. 7.- El circuito mostrado se denomina cambiador de fase o filtro pasa todo. Si R1 = R2 , este circuito traslada la misma señal senoidal de entrada a la salida pero desfasada un ángulo predeterminado θ

vo vi

v2 v1 Vo = Vi ∠ − θ

vi

vo

ωt

θ

Se pide: a) demostrar que θ = −2tg −1 (ωC i Ri ) b) Encontrar el valor de los elementos del circuito para que la onda de entrada de 1KHz de frecuencia se atrase en 60°. Asuma un valor del condensador comprendido entre 1ηf → 1µf Prob. 8.- Diseñar un circuito con amplificadores operacionales, para obtener la forma de onda de salida 3

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mostrada. Datos: VCC = ±15V , Vsat = ±13V vi

vo

f = 1KHz

f = 1KHz

+ 2V

0 − 2V

+ 9V

π

2π

ωt

Circuito con Opamp

0 π 2

3π 2

5π 2

7π 2

ωt (rad / seg )

− 9V

Prob. 9.- Hallar la funcion de transferencia del circuito mostrado de forma algebraica y luego hacer el diagrama de Bode de amplitud para R1 = R2 = R3 = 100 KΩ , C1 = 100µf y C 2 = 0.01µf

Prob. 10.- Hallar la funcion detransferencia del circuito mostrado.

Prob. 11.- En el circuito mostrado hallar la función de transferencia, su diagrama de Bode de amplitud y el valor de los componentes si RF=R y la frecuencia de la señal de entrad es 15.9KHz

Prob. 12.- El circuito mostrado es un convertidor de tension a corriente. Determine las condiciones que deben de cumplir las resistencias para que IL=Vi/R1. 4

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Prob. 13.- La figura muertra un amplificador de potencia de audio que utiliza dos amplificadores operacionales identicos, conectados en configuracion tipo puente. (a) Obtenga la expresion para la ganancia de voltaje AV=VL/Vi: (b) Diseñe el circuito para qie AV = 15 y que las magnitudes de V01 yV02 sean iguales.

Prob. 14.- En el circuito mostrado el voltaje de saturacion del comparador con disparador Schmit es de Vsat = ±10V . Suponga que en t=0, la salida V01 cambia de su estado bajo a su estado alto y en ese instante Cy esta descargado. Realice la grafica de V01 y V0 versus el tiempo para dos períodos de oscilación.

Prob. 15.- El circuito mostrado es un generador de onda cuadrada. Explique su funcionamiento, hacer su diagrama de ondas y calcular: (a) La frecuencia en funcion de los elementos del circuito, (b) Calcular los valores de los componentes para f=100Hz. Considere Considere a,C, un valor comprendido entre 0.001uf → 0.1uf y que Vsat 〉VZ , VDZ1 = VDZ 2 . Indique que funcion cumplen R3 y R4 dentro del circuito.

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cor ajustable. Prob. 16.- El circuito mostrado es un filtro pasa bajo de 1er orden, de frecuencia de corte Diseñese paraa una ganancia de tensión tensió de ACD = 10 , f C = 0 → 1KHz , Seleccioner valores adecuados de los componentes para el diseño. K fraccion de V1 que se envia al integrador. RP<
Prob. 17.- Diseñe el circuito mostrado para que cumpla la respuesta en frecuencia mostrada. Hallar el valor de K correspondiente ( K = 0 → 1 ) H

6

dB

6 2

0

2666.6

5333.2

ω (rad / seg )

Prob. 18.- El circuito mostrado es un convertidor de voltaje a corriente, determinar las condiciones que deben cumplir las resistencias para que IL=-Vi /R2

6

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Prob. 19.- El circuito de la figura es el de un termostato que usa un termistor para medir la temperatura. Se usa la configuración puente y un amplificador escalador para calibrar la salida de –V a oC. La calibración se hace a 10 oC, donde el termistor usado a esta temperatura es de 12KΩ y tiene un coeficiente térmico de 0.2KΩ/oC. Modelar el termistor, determinar la expresión de Vo y calcular el valor del termistor y del voltaje de salida para las temperaturas de: 5, 10, 15, 20, y 25 oC.

( )

VO = f t 0

Prob. 20.- El circuito de la figura se ha construido utilizando amplificadores operacionales ideales alimentados a ± 12V . El diodo también es ideal. Con estos datos contestar las preguntas siguientes: a) Diseñar el bloque 1, sabiendo que Ze es infinito, Zs es nula y la ganancia de tensión es 1. b) Obtener de forma grafica y analítica (determinar las ecuaciones que determinan la función) la función de transferencia V3=f(V2). c) Obtener de forma grafica y analítica (determinar las ecuaciones que determinan la función) la función de transferencia V4=f(V2,V3).

V1

Av = +1 V2 Ze = ∞ Zs = 0

A1 V3

A2 V4

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Prob. 21.- El circuito de la figura, se comporta como un filtro pasabajos en el dominio de la frecuencia hallar y graficar la función de transferencia de ganancia de tensión indicando los valores de sus frecuencias críticas y de la ganancia.

Prob. 22.- En el circuito mostrado graficar el diagrama de Bode de amplitud indicando indic sus frecuencias criticas y luego calcular los valores de los componentes para: Acd =-10, = 10, C = 0.05 0.05uf y frecuencia de corte de 1Khz

Prob. 23.- En el circuito de la figura y suponiendo que el opamp es ideal, hallar: a) La ganancia de tensión Vo/Vi b) La impedancia de entrada Zi

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Prob. 24.- Dado el circuito mostrado, hallar la función de transferencia y el diagrama de Bode de amplitud. Hacerlo en forma detallada y explicando los pasos seguidos.

Prob. 25.- En el circuito de la figura, hallar la forma de onda de V01 y V02 indicando sus valores y ecuaciones que las rigen en función del tiempo. Considere vc(t) = 0 para condiciones iniciales. Datos: R1=20K Ω , R2=R3=R4=R5=10K Ω , C=10ηf , Vcc=+15V, VZ=2.4V, Vi señal cuadrada de +15V a -.06V de magnitud y frecuencia 1KHz, fuentes de alimentación de los opamp ± 15V

Prob. 26.- En el circuito mostrado dibujar la señal de salida y la señal en el condensador indicando los niveles de señal y tiempos más representativos. Considere diodo ideal. Datos: Vcc= ± 15V , VZ=4V, R1=R2=10K Ω , C=10 µf

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Prob. 27.- Del amplificador de la figura adjunta se conocen los siguientes datos: Rg=R1=R2=1K Ω , R3=2R2, Vcc=15V. Halla r v0

Prob. 28.- calcular Gi = I L

Ig

, con los sentidos indicados, en el circuito mostrado.

Rg=100K Ω , R1=100K Ω , R2=10K Ω , R3=20K Ω y RL=1K Ω

Prob. 29.- El amplificador de la figura tiene una ganancia de potencia de 500 y una carga RL = 8Ω , si su impedancia de entrada es de 1KΩ , calcular el valor de R1 y R2 . El parámetro de los transistores son

β = 50 y VBE = 0.6V

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Prob. 30.- En la figura, Vin, es una onda triangular. La amplitud es de -5V 5V a +5V y la frecuencia es de 100 Hz. Dibujar. Dibujar exactamente las graficas de: a) Vo en función de Vin b) Vo en función de t

Prob. 31.- Calcule para el circuito de la figura: a) VUT , b) VLT , Suponga que VSAT = ±15V

Prob. 32.- Para la fuente de corriente constante de la figura: (a) trace la flecha del emisor y señale si el transistor es npn o pnp, (b) obtenga I L , (c) calcule VL .

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Prob. 33.- En relación con el circuito mostrado, complete la tabla siguiente para todas las condiciones de entrada.

V1 (V )

V2 (V )

V3 (V )

(a)

-2

-2

0

(b)

-2

-2

2

(c)

2

-2

-2

(d)

2

0

2

V0

V de la entrada (+ )

Prob. 34.- ¿Cuál es la ganancia de tensión del circuito mostrado?

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Prob. 35.- Para el amplificador de la figura, se pide: a) Obtener V0 , en función de V1 yV2 . ¿De qué tipo de circuito se tarta? b) Calcular el rango de valores de Rg para que la ganancia en modulo esté comprendido entre 10 y 100. Datos: R1 = R2 = 10k Ω, R3 = R4 = 3k Ω

Prob. 36.- Calcular la expresión y el valor de la impedancia de entrada del circuito de la figura 1.

Prob. 37.- Obtener la expresión de la impedancia de entrada ( Z i = Vi I i ) de la figura, suponiendo los amplificadores operacionales ideales. ¿Qué tipo de impedancia se observa a la entrada?

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Prob. 38.- La función de Transferencia de todo filtro pasa bajo de 1er orden tiene la forma que se indica:  1  H (s ) = Acd    1 + sCR 

Diseñar el filtro pasa bajo mostrado para Acd = 10 , f corte = 1Khz , considere la condición de balance de corriente de polarización para el calculo de las resistencias y que se dispone de valores de condensadores de 0.1 a 10 µ f

R

Prob. 39.- El circuito mostrado es un convertidor de voltaje a corriente, calcula I 0 en la carga

RL = 10 Ω . Datos: R1 = R2 = R3 = R4 = 10 kΩ , R f = 9.9 kΩ y R5 = 100 Ω

Prob. 40.- En el circuito de la figura, la señal de entrada es senoidal de 10 µ V a 2 Hz y una fuente de ruido de Vn = 0.5V p a 1 kHz , calcular V0 de señal y ruido y el valor de CMRR. 14

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Prob.- 41.- Dado el circuito de la figura, calcular en función de la tensión de entrada y del valor de las resistencias, la tensión de salida , la tensión intermedia y las corrientes que atraviesan todas las resistencias.

Prob. 42.- Se dispone de un sensor que genera una señal de corriente que puede variar de 0 a 10mA. El circuito de la figura se emplea para activar una señal de alarma (se enciende un diodo LED). Esta señal de alarma debe de encenderse cuando la corrien corriente te del sensor supera los 8mA y no debe de apagarse hasta que la corriente baje de 2mA. Se pide: a) Relación existente entre la corriente de entrada y la tensión (en función de la tensión ). b) Relación entre la tensión y la señal de salida . c) Determinar los valores de y que hacen que la alarma se encienda cuando la corriente supere los 8mA y se apague cuando baje de 2m

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Preg. 43.- El circuito mostrado es un Integrador no inversor, se pide: a. Hallar la ecuación , en función de los elementos del circuito b. Graficar su forma de onda de salida si la forma de onda de entrada es 120 Ω y 50 , considere que la constante de tiempo es bastante grande.

mostrada. Datos

Vi(t)

6

t 0

1

2

3

4

Prob. 44.- En el circuito mostrado hallar la función de transferencia de tensión y graficar su diagrama de Bode de magnitud.

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Prob. 45.- En el amplificador de audio de la figura, el potenciómetro (P) tiene la función de desplazar la información de la señal de entrada de una sali salida da a la otra, pasando por el centro o punto de equilibrio. Las salidas son el canal izquierdo (L) y derecho (R) de un sistema estéreo. Calcular los voltajes de salida, cuando el potenciómetro se encuentra encu en: a) algún extremo; b) ell centro.

Prob. 46.- En la figura se presenta un transformador de impedancia de sistema desbalanceado a balanceado no referido a tierra. Si Vi=0.1V, calcular el voltaje de salida de cada amplificador operacional y el voltaje de salida diferencial.

Prob. 47.- En el circuito mostrado, calcular la impedancia de entrada y la ganancia de tensión. 17

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