“año Del Diálogo Y La Reconciliación Nacional” Universidad Nacional Del Callao Facultad De Ingeniería Eléctrica Y Electrónica

“Año del Diálogo y la Reconciliación Nacional” UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA

INFORME LABORATORIO N°1: AMPLIFICADOR INVERSOR ALUMNO: JULCA TORRES BERNARDO AGUSTIN CODIGO: 1523220779 DOCENTE: CRUZ RAMIREZ ARMANDO CALLAO-PERÚ NOVIENBRE -2018

2

INTRODUCCIÓN Si existe un elemento estrella en los sistemas electrónicos analógicos ese elemento es sin duda el amplificador operacional. Con él podremos amplificar señales, atenuarlas, filtrarlas, etc. Los sistemas de control analógico encuentran en el amplificador operacional un elemento de conmutación sumamente simple e incluso años atrás fue empleado para el diseño de computadoras analógicas (de ahí el nombre de operacionales). El conocimiento a nivel básico del amplificador operacional proporciona al diseñador una herramienta de valor incalculable. Partir del amplificador operacional sin siquiera conocer el funcionamiento del transistor podría parecer un error. Esta consideración pierde importancia si tenemos en cuenta que en la actualidad el transistor como componente discreto ha quedado relegado a usos muy puntuales, siendo su coste similar al de un amplificador operacional. Ante esta situación, la respuesta correcta es disponer en primer lugar de los conocimientos necesarios para operar con amplificadores operacionales y posteriormente abordar la teoría clásica de transistor, por ser esta última más compleja. EL MODELO IDEAL Un amplificador operacional es un dispositivo electrónico activo siendo capaz de ofrecer una tensión de salida en función de una tensión de entrada. Vamos a considerar única y exclusivamente el amplificador operacional ideal, que aun no existiendo en la vida real, es una aproximación muy precisa y perfectamente válida para el análisis de sistemas reales. Un amplificador operacional presenta cinco patillas. Dos de ellas son las entradas del dispositivo; la primera de ellas llamada entrada inversora se halla indicada en los esquemas con un signo menos, la otra denominada entrada no inversora se indica mediante un signo más. Otro de las patillas del amplificador operacional corresponde a la salida del dispositivo mientras que las dos restantes corresponden a la alimentación requerida por el dispositivo (±Vcc). OBJETIVO GENERAL Comprender el uso y funcionamiento del amplificador operacional (LM741C) como inversor, y sus aplicaciones básicas, para la construcción de circuitos electrónicos que requieran el uso de este dispositivo. Experimento 1: Amplificador inversor En este experimento, se conectara un LM741 en la configuración de amplificador inversor. Se aprenderá a ajustar el osffet del amplificador (si fuera necesario), a medir el ancho de banda y a comprobar cómo se ve limitado su funcionamiento por la velocidad de subida.

3

Listado de componentes:      

LM741. Resistencia 𝑅1 = 22kΩ. Resistencia 𝑅2 = 22kΩ. Resistencia 𝑅3 = 11kΩ. Potenciómetro de 10kΩ. Dos capacitores de 0.1uf.

Amplificador inversor. El amplificador inversor es quizás el montaje más utilizado de los amplificadores operacionales. Su función es la de invertir la señal de salida con respecto a la entrada, o lo que es lo mismo, desfasarla 180º. Esto es importante para aquellas señales senoidales donde hay que cuidar su fase. Por el contrario, en las tensiones continuas, el valor de salida tendrá el signo cambiado con referencia a la entrada.

Para balancear el circuito, basta con poner una resistencia de valor igual al paralelo 𝑅1 y 𝑅2 en el pin no inversor. Esta resistencia no afecta el análisis de OPAM inversor. En la siguiente tabla se presenta la ganancia, la impedancia de entrada y de salida de un amplificador inversor, tanto ideal como real. Parámetro

Ideal

Real

Ganancia

−𝑅2 𝑅1

(𝑟0− 𝐴𝑑𝑅2 )𝑟𝑖 (𝑟𝑖 + 𝑅2 )(𝑟0 + 𝑅2 ) + 𝑟𝑖 𝑅1 (1 + 𝐴𝑑)

Impedancia de entrada

𝑅1

(𝑟𝑖 + 𝑅1 )(𝑟0 + 𝑅2 ) + 𝑟𝑖 𝑅1 (1 + 𝐴𝑑) 𝑅1 [ ] 𝑅1 (𝑟0 + 𝑅2 ) + 𝑟𝑖 𝑅1 (1 + 𝐴𝑑)

Impedancia de salida

cero

𝑅2 (𝑟𝑖 + 𝑅1 ) + 𝑟𝑖 𝑅1 𝑟0 [ ] (𝑟𝑖 + 𝑅1 )(𝑟0 + 𝑅2 ) + 𝑟𝑖 𝑅1 (1 + 𝐴𝑑)

4

Solución teórica del experimento

En todo A.O podemos decir que: 𝐼𝑥 = 0; 𝐼𝑦 = 0; 𝑉𝑥 = 𝑉𝑦 → 𝐼𝑦 = 𝐼3 ; 𝑉𝑥 = 𝑉𝑦 = 0 Tenemos 𝐼1 e 𝐼2 : 𝐼1 =

𝑉1 −𝑉𝑥

; 𝐼2 =

𝑅1

𝐼1 =

𝑉1 𝑅1

; 𝐼2 =

𝑉𝑥 −𝑉0 𝑅2 −𝑉0 𝑅2

Tenemos la ganancia: 𝑉0 𝑉1

=

−𝑅2 𝑅1

Reemplazando: 𝑉0 𝑉1

=

−22𝑘 22𝑘

= -1

Impedancia de entrada: 𝑍𝑖 =

𝑉𝑖 𝐼1

=

𝐼𝑖− 𝑅1 𝐼1

𝑍𝑖 = 𝑅1 = 22k Impedancia de salida: 𝑍0 =

𝑉0 𝐼0

; para 𝑉𝑖 =0

𝑍0 = 0

5

SIMULACIÓN DEL EXPERIMENTO 1 +15v

C2

R1

10k

U1

B

3

R2(1)

6 2 10k 741

RV1 R3 -15v

C D

4 1 5

R2

A

7

0.1uF

10k

10k

C1 0.1uF

6

EXPERIMENTO 2: Sumador inversor con A.O (Diseño) El circuito que se muestra en la figura es un sumador inversor. Selecciones los valores de la resistencia, de forma que 𝑉𝑜𝑢𝑡 = -(𝑉1 + 5𝑉2 ). Seleccione el valor de la resistencia 𝑅, para minimizar o compensar efectos de la corriente de polarización de entrada. Construya el circuito y confirme su funcionamiento. Determine el valor de las entradas adecuadas para este experimento. SUMADOR INVERSOR: Podemos usar el amplificador operacional para sumar varias señales, con una masa común. Un amplificador de este tipo se encuentra en cualquier mesa de mezclas, la forma básica del sumador inversor es:

Podemos observar que no es más que un amplificador inversor con dos entradas, y por tanto, con dos resistencias de entradas. Otra característica interesante de esta configuración, es de hecho que la mezcla de señales lineales, en el nodo suma, no produce interacción entre las entradas, puesto que todas las fuentes de señales alimentan el punto de tierra virtual. El circuito puede acomodar cualquier número de entradas añadiendo resistencias de entrada adicionales en el nodo suma.

7

SIMULACIÓN DEL EXPERIMENTO 2 +15v

C2 R3

0.1uF

7

714

U1

3 R1(1)

6

R1

2

A B C

5k D

4 1 5

R2(1)

R2

741

C1

1k

R4

0.1uF

5k -15v