CIRCUITOS ELÉCTRICOS I PREPARATORIO DE LABORATORIO
INFORME # 6
Grupo A5 Juan Carlos Cachimuel, Capt. De Com. Acosta José, Tnte. De Com. Egüez Gabriela 31 e Enero el !"1# $ni%ersia De &as 'uerzas Armaas E()E Departamento De Electr*nica + Telecomunicaciones Circuitos Eléctricos
Tabla de Co!e"do
!
)-E)A-AT- DE &A/-AT-......................................................... ................................i TE0A E& A0)&'CAD- )E-AC2A&...........................................................................1 /JET(...............................................................................................................................1 E4$) 2ECE(A-..............................................................................................................1 !. Determine 5 analice la relaci*n entre las se6ales e entraa 5 salia en caa uno e los circuitos inicaos a continuaci*n...................................................................................................1 C7lculos en el Circuito 1..............................................................................................................1 C7lculo en el Circuitos !..............................................................................................................3 8 C7lculos en el Circuito 3......................................................................................................9 &ista e re:erencias....................................................................................................................1!
L"!a de Gr$%"&o No e e&ue!ra ele'e!o de !abla de "lu!ra&"oe(
3
9
L"!a de !abla 'igura 1. -esistores.........................................................................................................................1 'igura 3.)rotoboar.........................................................................................................................1 'igura !. 0ult;metro........................................................................................................................1 'igura 9. Ampli:icaor peracional 1.............................................................................................1 'igura <. Ampli:icaor peracional !.............................................................................................! 'igura #. Ampli:icaor peracional 3.............................................................................................9 'igura =. (imulaci*n el ampli:icaor operacional e la 'igura 1..................................................# 'igura >. olta?e e salia el ampli:icaor operacional e la 'igura 1...................................... ....# 'igura @. (imulaci*n el ampli:icaor operacional e la 'igura !..................................................# 'igura 1". olta?e e salia el ampli:icaor operacional e la 'igura !.................................... ....= 'igura 11. (imulaci*n el ampli:icaor operacional e la 'igura 3................................................= 'igura 1!. olta?e e salia el ampli:icaor operacional e la 'igura 3.................................... ....= 'igura 13. olta?e e entraa 5 e salia el ampli:icaor operacional e la 'igura 1...................> 'igura 19. olta?e e entraa 5 salia el ampli:icaor operacional e a 'igura 3.........................>
1
TEMA) EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL OB*ETI+OS) 8 8 8
eri:icar el principio e :uncionamiento e un ampli:icaor operacional. Analizar algunas aplicaciones b7sicas con el ampli:icaor operacional. 'amiliarizarse con el uso e instrumentos e meia.
E,UIPO NECESARIO) 8 8 8 8 8 8 8
Generaor e se6ales 'uente DC sciloscopio )rotoboar 0ult;metro Cables Conuctores -esistencias, capacitores 5 ampli:icaores operacionales. Autor Capt. De Com. Acosta José
Figura 1. Resistores. Autor Capt. De Com. Acosta José
Figura 3. Multímetro Autor Capt. De Com. Acosta José
Figura 2.Protoboard.
!
PROCEDIMIENTO) -( Co!ru.a e el pro!oboard &ada uo de lo &"r&u"!o aal"/ado e el !raba0o prepara!or"o( Mue!re "'ul!$ea'e!e la e1ale de e!rada . al"da e u o&"lo&op"o( D"bu0e la %or'a de oda ob!e"da e ua 2o0a de papel '"l"'e!rado . pre3!ela el "!ru&!or( !.
De!er'"e . aal"&e la rela&"4 e!re la e1ale de e!rada . al"da e &ada uo de lo &"r&u"!o "d"&ado a &o!"ua&"4
Figura 4. Amplificador Operacional 1. Autor Ing. Meía Pa!l "Preparatorio #
%$C$l&ulo e el C"r&u"!o -( Datos : R 1=1 [ k Ω ] ,
Rf =4.3 [ k Ω ] ,
f =3 [ KHz ]
w =2 πf
-(-
w =2∗3,1416 ∗3 [ KHz ]
w =18849.56
[ ] rad s
Calculamos el %alor e 78 meiante la aplicaci*n e su :*rmula Ec. 1.1B.
V =Vm∗cos ( wt + ∅ )
-(9
18849.56
(¿ t ) V =1∗cos ¿ Vm =1< 0 ° (e procee a trans:ormar el olta?e al Dominio 'asorial o e 'recuencia Ec. 1.!B.
Zi =1000 [ Ω ]
-(:
Zf =4300 [ Ω ]
-(;
(e procee a trans:ormar a mpeancia las -esistencias Ec. 1.3B 5 Ec. 1.9B.
Vmo=
Vmo=
− Zf Zi
Vmi
− 4.3 k Ω 1k Ω
-(5
∗(1 < 0 ° )
Vmo=−4.3 < 0 ° [ V ] V (t )=−4.3cos ( 18849.56 t )[ V ]
-(6
(e aplica el c7lculo el Ampli:icaor n%ersor Ec. 1.
Figura &. Amplificador Operacional 2. Autor Ing. Meía Pa!l "Preparatorio #
%$C$l&ulo e el C"r&u"!o 9( Datos :
R 2=1 [ k Ω ] ,
C 2=1 [ μF ] ,
f =3 [ KHz ]
w =2 πf
9(-
w =2∗3,1416∗3 [ KHz ]
w =18849.56
[ ] rad s
Calculamos el %alor e 78 meiante la aplicaci*n e su :*rmula Ec. !.1B. V =Vm∗cos ( wt + ∅ ) 18849.56
(¿ t ) V =5∗cos ¿ Vm =5 < 0 °
9(9
(e procee a trans:ormar el olta?e al Dominio 'asorial o e 'recuencia Ec. !.!B.
Zi =1000 [ Ω ]
9(:
Zi =1000 < 0 ° [ Ω ]
9(;
(e procee a trans:ormar a mpeancia la -esistencia e entraa ue se ecuentra en ominio temporal Ec. !.3B 5 en ominio :asorial Ec. !.9B.
Zf =
1
jwc
=
1 −6
j∗18849.56 ∗1∗10
=− j 53.052 [ Ω ]
9(5 Zf =−53.052 < 90 ° [ Ω ]
9(6
(e procee a trans:ormar a mpeancia la -esistencia e (alia ue se ecuentra en ominio temporal Ec. !.
Vmo=
Vmo=
Zf Vmi Zi 53.052 < 90 ° 1000 < 0 °
9(< ∗(5 < 0 ° )
Vmo=2.43 mV < 90 ° [ V ] V ( t )= 2.43cos ( 18849.56 t + 90 ° )[ mV ]
9(=
(e aplica el c7lculo el Ampli:icaor n%ersor Ec. !.=B. para eterminar el alor el olta?e e salia, en el ominio :asorial, 5 luego lo trans:ormamos a ominio temporal Ec. !.>B.
Figura $. Amplificador Operacional 3. Autor ' Ing. Meía Pa!l "Preparatorio #$% 8
C$l&ulo e el C"r&u"!o :(
Datos :
R 2=1 [ k Ω ] ,
R 2=300 [ Ω ] ,
f =3 [ KHz ] , R 3 =200 [ Ω ]
w =2 πf
:(-
w =2∗3,1416∗3 [ KHz ]
w =18849.56
[ ] rad s
Calculamos el %alor e 78 meiante la aplicaci*n e su :*rmula Ec. 3.1B. V =Vm∗cos ( wt + ∅ ) 18849.56
(¿ t ) V =1∗cos ¿ Vm =1< 0 °
:(9
(e procee a trans:ormar el olta?e al Dominio 'asorial o e 'recuencia Ec. 3.!B.
Z 1=1000 [ Ω ]
:(:
Z 1=1000 < 0 ° [ Ω ]
:(;
Z 2=300 [ Ω ]
:(5 Z 2=300 < 0 ° [ Ω]
:(6
Z 3=200 [ Ω ]
:(< Z 3=200 < 0 ° [ Ω]
:(=
(e procee a trans:ormar a mpeancia la -esistencia ue se ecuentra en ominio temporal Ec. 3.3B, Ec. 3.B.
(
Zf Zf ∗Vmi + ∗Vmi Z 3 Z 2
(
1000 < 0 °
1000 < 0 °
200 <0 °
300 < 0 °
Vmo=−
Vmo=−
)
∗1 < 0 ° +
:(>
)
∗1 < 0 ° ¿
Vmo =−(5 + 3.33333 ° ) Vmo=−8.333 < 0 ° [ V ] V ( t )=−8.333 cos ( 18849.56 t )[ V ]
:(-?
(e aplica el c7lculo el Ampli:icaor (umaor Ec. 3.@B, para eterminar el alor el olta?e e salia, en el ominio :asorial, 5 luego lo trans:ormamos a ominio temporal Ec. 3.1"B.
AMPLIFICADOR Vo=−4.3 V
AMPLIFICADOR 9 Vo= 2,5 mV
AMPLIFICADOR : Vo=−8.33333 V
(abla 1.Resultados de los )alores *o ")alores de salida% de los amplificadores operacionales. Autor Grupo A<.
:( SIMULACI@N DE LOS CIRCUITOS
Figura +. ,imulaci-n del amplificador operacional de la Figura 1. Autor' uan /arlos /ac0imuel.
Figura . *oltae de salida del amplificador operacional de la Figura 1.
Autor' uan /arlos /ac0imuel.
Figura . ,imulaci-n del amplificador operacional de la Figura 2. Autor' uan /arlos /ac0imuel.
Figura 1. *oltae de salida del amplificador operacional de la Figura 2. Autor' uan /arlos /ac0imuel.
Figura 11. ,imulaci-n del amplificador operacional de la Figura 3. Autor' uan /arlos /ac0imuel.
Figura 12. *oltae de salida del amplificador operacional de la Figura 3. Autor' uan /arlos /ac0imuel.
;( Aal"&e . &o'pare la %or'a de oda ob!e"da e la pr$&!"&a &o lo reul!ado ob!e"do e el !raba0o prepara!or"o( Co'e!e d"&2a &o'para&"4(
Figura 13. *oltae de entrada de salida del amplificador operacional de la Figura 1. Autor' uan /arlos /ac0imuel
Figura 14. *oltae de entrada salida del amplificador operacional de a Figura 3. Autor' uan /arlos /ac0imuel.
No!a - 2o se tiene la :otogra:;a e la meia e %olta?e e salia 5 e entraa ue proporciona el osciloscopio el laboratorio el Ampli:icaor peracional !.
AMPLIFICADOR Vo= 4.04 V
AMPLIFICADOR 9 Vo= 2,3 mV
AMPLIFICADOR : Vo= 8.56 V
(abla 2. *oltae de salida de los amplificadores operacionales medidos con el osciloscopio. Autor' 5rupo A&
C$l&ulo de errore )
Error =
( Valor real )−( Valor medido ) ;(- (Valor real )
Error ( m!lificador 1 )= Error ( m!lificador 1 )= 6
( 4.3 V ) −( 4.04 V ) ∗100 ;(9 (4.3 V )
Error ( m!lificador 2 ) =
( 2.5 mV )−( 2.3 mV ) ∗100 ;(: ( 2.5 mV )
Error ( m!lificador 2 ) =8
Error ( m!lificador 3 )=
( 8.33 V ) −(8.56 V ) ∗100 ;(; (8.33 V )
Error ( m!lificador 3 )=2.6 (e aplica la Ec. 9.1B, para calcular los errores e los ampli:icaores operacionales 5 en la Ec. 9.!B, Ec. 9.3B 5 Ec. 9.9B se reemplazan los %alores meios 5 los %alores calculaos apra saber el porcenta?e e error ue se obtiene.
5( ANLISIS DE RESULTADOS) 8 8
8
8
8
&os errores ue se obtu%ieron en las meiciones son aceptables 5 nos sir%en 5a ue se encuentran entro el rango permitio e porcenta?e e error. (e puee comprobar lo ue en la teor;a se aplica el ampli:icaor operacional ampli:ica las se6ales e entraa 5 esto uea emostrao en los resultaos ue obtu%imos e la pr7ctica #. El osciloscopio nos permite obser%ar las gr7:icas ue se generan entre el %olta?e e entraa 5 el %olta?e e salia el ampli:icaor 5 en las gr7:icas se puee obser%ar como el %alor e entraa es menor al %alor e salia. El %alor e entraa e %olta?e ue se aplica se acerca mucho al %alor real pero no es el mismo por este moti%o, se le puee atribuir un poco el porcenta?e e error en las meiciones. Al principio e realizar el in:orme se ten;an meiciones err*neas esto epen;a e ue hab;amos uemao el ampli:icaor operacional.
6( CUESTIONARIO) 6(-( Ao!e par$'e!ro !3&"&o "'por!a!e de u a'pl"%"&ador opera&"oal ue debe er !o'ado e &ue!a al 'o'e!o de u!"l"/arlo e u pro.e&!o( )ara eso se ebe utilizar el DATA(EET e caa ampli:icaor operacional Gra:ico el =91 Gra:ico el ieal
6(9( Ie!"ue la &ara&!er!"&a de a'pl"%"&adore opera&"oale d"!"!o a lo u!"l"/ado e e!a pr$&!"&a( 6(:( Ie!"ue o!ra apl"&a&"oe &o &"r&u"!o '$ &o'ple0o ue u!"l"/a a'pl"%"&adore opera&"oale(
<( CONCLUSIONES RECOMENDACIONES)
CONCLUSIONES) 8
8
8 8
8
(e ebe tener en cuenta ue para obser%ar las onas ue se generan en nuestro circuito es necesario meir el %olta?e e salia el ampli:icaor con un osciloscopio 5a ue esta es la herramienta ue nos permite obser%ar como %ar;an las gr7:icas en :unci*n el tiempo. (i el ampli:icaor operacional no es polarizao e manera correcta el primer incon%eniente ue se presenta es el e ue este su:ra una alteraci*n en su :uncionamiento o en el peor e los casos e?e e :uncionar porue se uem*. &a ona ue se obser%a en el osciloscopio nos permite obser%ar como el %olta?e e salia e ampli:icaor %aria. El ampli:icaor al tener os canales nos puee ser%ir para obser%ar cual es el %olta?e e entraa 5 cu7l es el %olta?e e salia en nuestro ampli:icaor 5 as; obser%ar en el osciloscopio cual es la %ariaci*n entre el %olta?e e entraa 5 el %olta?e e salia. En la pr7ctica realizaa en el laboratorio se obser%* ue si no se conocen bien los instrumentos e meici*n 5 los aparatos con los ue se cuenta para la realizaci*n e la pr7ctica se presentan muchos incon%enientes.
8
(e puo concluir ue el ampli:icaor operacional, si amplia la se6al e entraa por una e salia con un %alor m7s alto.
RECOMENDACIONES) 8
8 8
8
Antes e realizar la pr7ctica se ebe conocer cu7les son las caracter;sticas e los materiales ue %amos a utilizar principalmente e los ampli:icaores a implementar en el circuito 5a ue estos tienen un atasheet para una me?or comprensi*n. &eer el :uncionamiento e los i:erentes instrumentos con los ue se cuentan en el laboratorio, para poer tener un me?or esempe6o al momento e realizar la pr7ctica. (e ebe tener los materiales aecuaos para conectarlos a los instrumentos e meia el laboratorio como las puntas e osciloscopio 5a ue si no se cuentan con los materiales necesarios la pr7ctica no se puee realizar. (i una %ez 5a se realizaron mal las coneFiones en el ampli:icaor operacional re%isar el mismo 5a ue se puee encontrar a6ao.
L"!a de re%ere&"a •
•
AleFaner, Charles . Fundamentals of electric circuits H Charles . AleFaner, 0attheI 2. . (aiu. |
