Reporte Extra: Amplificador de Transimpedancia Matías Matías Rodríguez Rodríguez Otero Otero Laboratorio Laboratorio de electrónica, electrónica, Facultad Facultad de Ciencias, 2018-2 Universidad Universidad Nacional Autónoma de México Equipo 6
Objetivos y material Esta breve prácitca consistió en hacer un amplificador de transimpedancia, capaz de convertir una corriende del orden de los micro-Ampères a un voltaje con magnitud de unos pocos volts, suficiente para encender un LED. Para el circuito se utilizó un fotodiodo (BPW34), un amplificador operacional (LM358), un resistor de 100kΩ, un LED y una fuente de voltaje.
INTRODUCCIÓN
MONTAJE EXPERIMENTAL
Amplificadores Operacionales
Para el montaje utilizamos fotodiodo (BPW34), el cual proveía la corriente que sería convertida a voltaje y amplificada por un Op-Amp (LM358P), que fue alimentado con una fuente de voltaje con 0 V − 5V . Se usó una resistencia de ganancia de 100kΩ y la tensión obtenida se utilizó para encender un LED, el cual fue protegido con una resistencia de 220Ω.
Los amplificadores operacionales (Op-Amp por su abreviación en inglés), son elementos electrónicos de alta ganancia que pueden utilizarse en diversas configuraciones, muchas de ellas correspondientes a realizar operaciones matemáticas con las señales que lo alimentan (suma, resta, multiplicación, división, derivación, integración, etc.), es de aquí que estos componentes adquieren su nombre.
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Fig. 2. Diagrama del circuito. En la Figura 2 se muestra un esquema del circuito y en la Figura 3 Figura 3 se se muestra el montaje en la protoboard.
Fig. 1. Circuito equivalente de un amplificador operacional. Una de sus aplicaciones más ampliamente utilizada y el objeto de estudio de esta práctica es la de amplificador de transimpedancia, o en términos más pedestres, conversor de corriente a voltaje. En esta configuración la corriente de entrada I in in , produce una tensión (voltaje) de salida que es proporcional a esta, con una impedancia de entrada que es baja debido a que el circuito está diseñado para funcionar con una fuente de corriente. La relación que se obtiene entre la corriente de entrada y la tensión de salida, está determinada por una constante de proporcionalidad que corresponde a la que llamammos resistencia de ganancia, tenemos así, la siguiente relación:
V out
=
−RI in in
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Fig. 3. Esquema del montaje sobre la protoboard.
RESULTADOS Medimos la corriente emitida por el fotodiodo al hacer incidir sobre el la luz proveniente de un teléfono celular, obteniendo un valor de 34.7µA, a partir del cual calculamos la
Laboratorio de Electrónica, Facultad de Ciencias, UNAM, 2018-2 resistencia de ganancia adecuada para obtener una tensión del orden de unos pocos volts. !
Fig. 5. Medición del voltaje de salida, al incidir el fotodiodo con luz.
DISCUSIÓN El circuito funcionó tal y como se esperaba, pues el LED se prendía sin problemas al incidir el fotodiodo con la luz del teléfono y se apagaba al deja de hacerlo. Esto me permitió reafirmar el entendimiento del funcionamiento de los Op-Amp y el enorme alcance de sus aplicaciones dentro del campo de la electrónica. Ciertamente en un primer acercamiento puede resultar abrumador el uso de estos componentes pero al ver el abanico de posibilidades que se revela con su introducción a los circuitos, me queda claro que sus beneficios superan con creces a los contras. En particular esta aplicación me parece excelente por su simplicidad y la capacidad de hacer útiles señales tan tenues como la que provenía del fotodiodo.
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Fig. 4. Medición de la corriente del fotodiodo con luz.
Al medir el voltaje en la salida del Op-Amp encontramos que el circuito funcionaba correctamente y pudimos observar un valor de 3 .959V , muy de acuerdo con el orden de magnitude de la ganancia esperada.
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