UNIVERSIDAD MINUTO DE DIOS
ELECTRONICA IV
AMPLIFICADORES OPERACIONALES
AUTORES DEL INFORME: INFANTE JOSE RICARDO
ELECTRONICA ANALOGA
ASESOR: MANUEL WAGNER MENDIVELSO MENDIVELSO
ZIPAQUIRÁ 28 - 04 - 2011
AMPLIFICADOR INTEGRADOR Y DERIVADOR
ABSTRACT:
The following report shows the basic operation of the operational amplifiers such as integrators and splitters. First provides a high definition of what are the operational amplifiers, its uses, its basic characteristics in terms of voltage, current, impedance, gain and drive. The aim of this report is to provide comprehensive information about operational amplifiers to present a few more types of data. Besides providing a clearer and more precise idea of this issue to be addressed in the development of this report. Given that our subject is one of the star of analog electronic systems and that can amplify signals with attenuated filter them, among others depending on your configuration.
RESUMEN:
El siguiente informe muestra el funcionamiento básico de los amplificadores operacionales como integradores y como derivadores. En primer lugar se ofrece un alta definición de lo que son los amplificadores operacionales, sus usos, sus características básicas en cuanto a voltaje, corriente, ganancia e impedancia que manejan. El objetivo del siguiente informe es el proporcionar una amplia información acerca de los amplificadores operacionales para dar a conocer un poco más las características de los mismos. Además de brindar una idea clara y más precisa de este tema que se trataran en el desarrollo de este informe. Teniendo en cuenta que nuestro tema trata de uno de los elementos estrella de los sistemas electrónicos analógicos ya que con el podemos amplificar señales, atenuaras, fíltralas, entre otros dependiendo su configuración.
INTRODUCCION:
El presente informe se refiere al tema de los amplificadores operacionales, sus usos, características, un amplificador operacional es (comúnmente abreviado A.O. u opamp), es un circuito electrónico (normalmente se presenta como circuito integrado) que tiene dos entradas y una salida. La salida es la diferencia de las dos entradas multiplicada por un factor (G) (ganancia): Vout = G·(V+ í Ví ) El concepto original del AO (amplificador operacional) que procede del campo de los computadores analógicos, en los que comenzaron a usarse técnicas operacionales en una época tan temprana como en los años 40. El nombre de amplificador operacional deriva del concepto de un amplificador dc (amplificador acoplado en continua) con una entrada diferencial y ganancia extremadamente alta, cuyas características de operación estaban determinadas por los elementos de realimentación utilizados. Cambiando los tipos y disposición de los elementos de realimentación, podían implementarse diferentes operaciones analógicas; en gran medida, las características globales del circuito estaban determinadas sólo por estos elementos de realimentación. De esta forma, el mismo amplificador era capaz de realizar diversas operaciones, y el desarrollo gradual de los amplificadores operacionales dio lugar al nacimiento de una nueva era en los conceptos de diseño de circuitos. Los primeros amplificadores operacionales usaban el componente básico de su tiempo: la válvula de vacío. El uso generalizado de los AOs no comenzó realmente hasta los años 60, cuando empezaron a aplicarse las técnicas de estado sólido al diseño de circuitos amplificadores operacionales, fabricándose módulos que realizaban la circuitería interna del amplificador operacional mediante diseño discreto de estado sólido. Entonces, a mediados de los 60, se introdujeron los primeros amplificadores operacionales de circuito integrado. En unos pocos años los amplificadores operacionales integrados se convirtieron en una herramienta estándar de diseño, abarcando aplicaciones mucho más allá del ámbito original de los computadores analógicos.
Para nuestros análisis se utilizara el amplificador operacional LM 741 que viene encapsulado en un formato de 8 pines, que en determinadas circunstancias, puede comportarse como una fuente de tensión, controlada por una ganancia muy elevada.
En la cara superior del dispositivo hay un punto marcado que sirve como referencia para identificar el pin 1,el resto se nombran al contrario de las agujas del reloj.
DESARROLLO DEL DOCUMENTO
DESCRIPCION DE LA LABOR REALIZADA:
Se van a realizar cuatro circuitos con los cuales vamos a demostrar el funcionamiento básico de los amplificadores operacionales cuando trabajan como amplificadores integradores, como derivadores y la unión de los mismos teniendo en cuenta sus diferencias. Ya que en el circuito de amplificador integrador ajustamos el generador de señales a una señal cuadrada, con valores de voltaje de 1V y en frecuencia de 100Hz. Acoplando los diferentes valores de los componentes dependiendo su frecuencia y periodo de la señal de entrada. Y en el circuito amplificador derivador ajustamos el generador de señales a una señal triangular, con valores de voltaje de 1V y en frecuencia de 100Hz, observando la forma de la señal en la resistencia con valor de 1 K ohm . Acoplando los diferentes valores de los componentes dependiendo su frecuencia y periodo de la señal de entrada.
La unión de los anteriores en cascada Integrador-Derivador ajustamos el generador de señales a una señal cuadrada, con valores de voltaje de 1V y en frecuencia de 100Hz. Realizando el proceso de transformación de la señal por cada una de las etapas eliminando la resistencia con valor de 1 K del circuito del amplificador derivador. Y por ultimo en la unión de los anteriores en cascada Derivador- integrador ajustamos el generador de señales a una señal triangular, con valores de voltaje de 1V y en frecuencia de 100Hz. Realizando el proceso de transformación de la señal por cada una de las etapas eliminando la resistencia con valor de 1 K del circuito en cascada Integrador- Derivador
ELEMENTOS UTILIZADOS:
4 Condensadores 101, 102, 103, y 104 3 Condensadores de 0.1 y 10Uf 1 LM 339 1 LM 324 1 LM 358 1 LM 348
CONCEPTOS TEORICOS:
es una magnitud física que cuantifica la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos. También se puede definir como el trabajo por unidad de carga ejercido por el campo eléctrico sobre una partícula cargada para moverla entre dos posiciones determinadas. Se puede medir con un voltímetro .Su unidad de medida es el voltio representado así: v VOLTAJE:
GANANCIA:
En lo referido a señales eléctricas es una magnitud que expresa la relación entre la amplitud de una señal de salida respecto a la señal de entrada. La ganancia es una magnitud dimensional que se mide en unidades como belio (símbolo: B) o múltiplos de éste como el decibelio (símbolo: dB).
Cantidad de electrones que atraviesan un conductor en una X cantidad de tiempo se representan de la siguiente manera: i. Su unidad de medida son los amperios. CORRIENTE:
es una magnitud que establece la relación (cociente) entre la tensión y la intensidad de corriente. Tiene especial importancia si la corriente varía en el tiempo, en cuyo caso, ésta, la tensión y la propia impedancia se describen con números complejos o funciones del análisis armónico. Su módulo (a veces impropiamente llamado impedancia) establece la relación entre los valores máximos o los valores eficaces de la tensión y de la corriente. La parte real de la impedancia es la resistencia y su parte imaginaria es la reactancia. IMPEDANCIA:
es una magnitud que mide el número de repeticiones por unidad de tiempo de cualquier fenómeno o suceso periódico Para calcular la frecuencia de un suceso. Según el SI (Sistema Internacional), la frecuencia se mide en hercios (Hz), en honor a Heinrich Rudolf Hertz. Un hercio es aquel suceso o fenómeno repetido una vez por segundo. FRECUENCIA:
(T) es el tiempo transcurrido entre dos puntos equivalentes de la onda. El concepto aparece tanto en matemáticas como en física y otras áreas de conocimiento. PERIODO:
es una medida de la variación máxima del desplazamiento u otra magnitud física que varía periódica o cuasiperiódicamente en el tiempo. Es la distancia máxima entre el punto mas alejado de una onda y el punto de equilibrio o medio. AMPLITUD:
La señal digital es un tipo de señal generada por algún tipo de fenómeno electromagnético en que cada signo que codifica el contenido de la misma puede ser analizado en término de algunas magnitudes que representan valores discretos, en lugar de valores dentro de un cierto rango SEÑAL DIGITAL:
es un aparato electrónico que produce ondas senoidales, cuadradas y triangulares, además de crear señales TTL. Sus aplicaciones incluyen pruebas y calibración de sistemas de audio, ultrasónicos y servo GENERADOR DE SEÑALES:
es una propagación de una perturbación de alguna propiedad de un medio, por ejemplo, densidad, presión, campo eléctrico o campo magnético, que se propaga a través del espacio transportando energía. El medio perturbado puede ser de naturaleza diversa como aire, agua, un trozo de metal o el vacío. ONDA:
Los amplificadores pueden ser usados en circuitos electrónicos retroalimentados para implementar amplificadores precisos, filtros, amplificadores operacionales que estos se encuentran disponibles en circuito integrados, de manera que pueden ser considerados y usados como un bloque básico de construcción. AMPLIFICADOR:
Idealmente un amplificador operacional debe tener ciertas propiedades como ganancia infinita y ancho de banda infinito. En la práctica, los fabricantes proporcionan una amplia gama de amplificadores operacionales siendo más costosos los que se aproximan al ideal
DESCRIPCION DE LA SOLUCION PLANTEADA:
Después de haber realizado los pasos anteriormente mencionados en los cuatro diferentes circuitos que desarrollamos nos dimos cuenta que las señales de cada uno eran muy diferentes
ECUACIONES LOGICAS:
CIRCUITO INTEGRADOR
-V + V in
CIRCUITO DERIVADOR
DIAGRAMA LOGICO
y
CIRCUITO INTEGRADOR
y
CIRCUITO DERIVADOR
y
CIRCUITO CASCADA INTEGRADOR- DERIVADOR
y
CIRCUITO CASCADA DERIVADOR- INTEGRADOR
DESCRIPCION DEL FUNCIONAMIENTO:
o
CIRCUITO INTEGRADOR
En este circuito amplificador integrador nos dimos cuenta que: Este circuito realiza un proceso de suma llamado "integración". La tensión de salida del circuito integrador es proporcional al área bajo la curva de entrada (onda de entrada), para cualquier instante
y
CIRCUITO DERIVADOR
Presenta las siguientes características: Tiene dos entradas (inversora y no inversora.) Su relación de rechazo en modo común es muy alto. Las señales van directamente acopladas a la entrada y presentan una deriva de tensión muy pequeña. Ademas de darnos cuenta que la salida de la señal es proporcional a la de entrada.
DIAGRAMA DEL CABLEADO CIRCUITO DERIVADOR
R1: 10 K
R2: 1K LM 741 CONDENSADOR: 1uF Fuente dual: 12 V y -12v
CIRCUITO INTEGRADOR
R1: 10 K R2: 1K LM 741 CONDENSADOR: 1uF Fuente dual: 12 V y -12v
CIRCUITO EN CASCADA INTEGRADOR ± DERIVADOR
R1: 10 K R2: 10K R3: 1K LM 741 CONDENSADOR: 1uF 2.2uF Fuente dual: 12 V y -12v
CIRCUITO CASCADA DERIVADOR- INTEGRADOR
R1: 1K R2: 1,5K R3: 5K LM 741 CONDENSADOR: 0.1uF Fuente dual: 12 V y -12v
CONCLUSIONES:
El anterior informe realizado por nosotros nos pudimos dar cuenta que los amplificadores operacionales son fundamentales para diversas aplicaciones, tales como audio y radio frecuencia. Aunque solo se han mostrado algunos conceptos básicos con el fin de entender las magnitudes más importantes Dándonos cuenta que dependiendo su configuración este dispositivo nos puede brindar altas ganancias de voltaje En esta experiencia aprendimos el funcionamiento básico de los amplificadores operacionales utilizados como integrador y derivador De acuerdo a la información expuesta sobre Amplificadores Operacionales, se determinaron las siguientes conclusiones: Ø El nombre de Amplificador Operacional proviene de una de las utilidades básicas de este, como lo son realizar operaciones matemáticas en computadores analógicos
BIBLIOGRAFIA
http://es.wikipedia.org/wiki/Amplificador_operacional http://www.monografias.com/trabajos45/amplificadores-operacionales/amplificadoresoperacionales.shtml http://es.wikipedia.org/wiki/Voltaje http://es.wikipedia.org/wiki/Ganancia_(electr%C3%B3nica) http://es.wikipedia.org/wiki/Impedancia http://es.wikipedia.org/wiki/Frecuencia http://es.wikipedia.org/wiki/Amplitud_(f%C3%ADsica) http://es.wikipedia.org/wiki/Onda_(f%C3%ADsica) http://html.rincondelvago.com/amplificadores-operacionales_6.html
