DISPOSITIVOS Y CIRCUITOS CIRCUITOS ELECTRONICOS ELECTRONICOS II
Laboratorio N° 3 CIRCUITOS AMPLIFICADORES DE INSTRUMENTACION INSTRUMENTACION Y CONTROL
Lab. N° 3 Circuitos de Istru!etaci" # Cotro$
PROGRAMA DE FORMACIÓN REGULAR
2
Lab. N° 3 Circuitos de Istru!etaci" # Cotro$
PRIMERA PARTE: Amplificador de Instrumentación Ob%eti&os 1 Implementar un amplificador de instrumentación con !pamps indi"iduales # $erificar la %anancia de un amplificador de instrumentación
E'ui(os # Materia$es • • • • • • • • • • •
!sciloscopio &uente de alimentación dual 'enerador de funciones (ircuito Inte%rado !pamp TL )*+ Multimetro Proto board 11 Resistencias de 1) ,- . )1 Resistencia de 1 ,)1 Potenciometro de / 0Manual de reemplaos (ables de cone2ión
Itroducci" El amplificador de instrumentación es de los ms 4tiles. precisos 5 "erstiles disponibles en la actualidad Encontraremos al menos uno de ellos en cada unidad de ad6uisición de datos La %anancia se establece con una resistencia Posee una resistencia de entrada mu5 alta 5 no cambia al "ariar la %anancia La tensión de salida depende del "olta7e diferencial de entrada
Pre(araci" Para la realiación de este laboratorio se re6uiere la lectura pre"ia del cap8tulo *9+ del libro Amplificadores !peracionales 5 circuitos inte%rados lineales de Robert & (ou%lin Tambi;n el cap8tulo 31) de Amplificadores !peracionales 5 &iltros Acti"os de Antonio Pertence
PROGRAMA DE FORMACIÓN REGULAR
3
Lab. N° 3 Circuitos de Istru!etaci" # Cotro$
Procedi!ieto PRIMERA PARTE) E$ A!($i*icador de Istru!etaci" 1 Implementar el circuito mostrado en la fi%ura 1 R 1
4
E 2
3 2
+
U 1A
R
1
-12V
-
R 2 TL084
1
R 3 R
1
R
1 1
R 4
6
-
5
+
R 4
R 5 aR
TL084 7
Voutput
U 1B
R 6 R +12V
R 7 R 1 1
9 E 1
10
-
TL084
Figura No 1
8
+
4
U 1C
# Esco%er un 7ue%o de "alores para las resistencias a utiliar 5 calcular la %anancia deseada
R
aR
A&
3 Alimente el amplificador con dos se=ales E1 5 E#> obtenidas del si%uiente circuito +12V
R 8 R
R 9 R
E1
E2
R 10 R
R 11 R
PROGRAMA DE FORMACIÓN REGULAR
4
Lab. N° 3 Circuitos de Istru!etaci" # Cotro$
+ ?ibu7e la forma de onda obtenida en la salida / Aora alimente el amplificador con dos se=ales E1 5 E#> obtenidas del si%uiente circuito:
R 8 R
R 9 R
1
V 1 2 V p p, 1 K H z
E 1
2
E 2
R 10 R
R 11 R
@ ?ibu7e la forma de onda obtenida en la entrada 5 en la salida
Entrada
alida
E'BN?A PARTE: (ircuitos Inte%rador 5 ?eri"ador PROGRAMA DE FORMACIÓN REGULAR
5
Lab. N° 3 Circuitos de Istru!etaci" # Cotro$
Ob%eti&os 3 + / @
$erificar el comportamiento de un circuito inte%rador prctico $erificar el comportamiento de un circuito deri"ador prctico Realiar un comparador con un solo ni"el de referencia Realiar un comparador con dos ni"eles de referencia
E'ui(os # Materia$es • • • • • • • • • •
!sciloscopio &uente de alimentación dual 'enerador de funciones Multimetro Proto board C)1D +., 1F+G C)1D 1), 1F+G C)1D 1)), 1F+G C)1D 1M 1F+G C)1D 1)), Potenciómetro
• • • • • • • • • •
C)1D +, 1F+G C)1D +), 1F+G C)1D 1), Potenciómetro C)1D 1)) u& /)$ C)1D TL)*1 C)1D #.# n& C)1D ).)1Bf C)#D /.1 $ Hener Manual de reemplaos (ables de cone2ión
Itroducci" Los circuitos de inte%ración 5 deri"ación se encuentran en los laos de control de motores. en los circuitos de modulación por anco de pulso. en las fuentes de alimentación conmutadas 5 mucos ms Estos circuitos implementan funciones de matemtica superior 6ue se utilian en el modelamiento de procesos La importancia de entender su funcionamiento es pues de primer orden En cual6uier lao de control. e2iste un blo6ue donde se realia la función de comparación de la se=al medida 5 el "alor de referencia. la importancia de aprender el funcionamiento de un circuito comparador salta a la "ista !tra aplicación es en la %eneración de se=ales del tipo de PM (ual6uier !pamp puede realiar est función. pero en el mercado e2isten !pamps dedicados e2clusi"amente a la función de comparar
Preparación Para la realiación de este laboratorio se re6uiere la lectura pre"ia del cap8tulo + 5 / de Amplificadores !peracionales 5 &iltros Acti"os de Antonio Pertence
Procedi!ieto PROGRAMA DE FORMACIÓN REGULAR
6
Lab. N° 3 Circuitos de Istru!etaci" # Cotro$ Circuito Ite+rador Pr,ctico. 1 Implementar el circuito de la fi%ura / Btiliar como $in una se=al cuadrada de 1$pp 5 1)) J de frecuencia R 1 1
2 1" C 1 1
2 2!2
+12V
V #!
R 3
7
1
2 100K
2 3
U 1 TL081
1
V out
-
6
+
4
5
3
1 100K
1
2
-12V
# Eliminar la tensión offset de salida del !pamp por medio del potenciómetro P1 3 ?eterminar el "alor de &recuencia l8mite R3K*,. R1K1@,. (K).)1u&
& Cteor8aD K 1,J
& Ce2perimentalD K
+ Alimente el circuito con diferentes formas de onda 5 llene los datos pedidos en el si%uiente cuadro
For!a de Oda
0112
045
0145
3145
-i /-(( ?ibu7ar $out ?ibu7ar $out ?ibu7ar $out ?ibu7ar $out Cuadrada ?ibu7ar $out ?ibu7ar $out ?ibu7ar $out ?ibu7ar $out Seoida$ ?ibu7ar $out ?ibu7ar $out ?ibu7ar $out ?ibu7ar $out Tria+u$ar
PROGRAMA DE FORMACIÓN REGULAR
7
Lab. N° 3 Circuitos de Istru!etaci" # Cotro$
1)) J
1 ,
10 Khz.
30 Khz.
PROGRAMA DE FORMACIÓN REGULAR
8
Lab. N° 3 Circuitos de Istru!etaci" # Cotro$
Circuito Deri&ador Pr,ctico. / Implementar el circuito de la fi%ura @ Btiliar como $in una se=al trian%ular de +))m$pp 5 1)) J de frecuencia
R2 1
2 100K
+12V
V#!
R4 1
7 1
C2 2
10K
1
2
2
0$01u%
3
U2 Vout
-
6
+
2
TL081 4 5
R5 4K7 1 -12V
@ ?eterminar el "alor de &recuencia l8mite R+K/.3, (#K1n& R#K1),
& Cteor8aD K 3),
& Ce2perimentalD K
Alimente el circuito con diferentes formas de onda 5 llene los datos pedidos en el si%uiente cuadro
For!a de Oda
0112
045
31 65
01165
-i /-(( ?ibu7ar $out ?ibu7ar $out ?ibu7ar $out ?ibu7ar $out Tria+u$ar ?ibu7ar $out ?ibu7ar $out ?ibu7ar $out ?ibu7ar $out Seoida$ ?ibu7ar $out ?ibu7ar $out ?ibu7ar $out ?ibu7ar $out Cuadrada
PROGRAMA DE FORMACIÓN REGULAR
9
Lab. N° 3 Circuitos de Istru!etaci" # Cotro$
1)) J
3) , E2pli6ue el %rfico obser"ado:
1 ,
1)) ,
PROGRAMA DE FORMACIÓN REGULAR
10
Lab. N° 3 Circuitos de Istru!etaci" # Cotro$ * ?ibu7ar las se=ales de entrada 5 salida para la frecuencia de 1) , Para una onda cuadrada
Entrada alida E2plicar la causa de la distorsión obser"ada 5 proponer la solución para eliminarla Obser&acioes # coc$usioes
PROGRAMA DE FORMACIÓN REGULAR
11
Lab. N° 3 Circuitos de Istru!etaci" # Cotro$ Mode$o de I*or!e
Car,tu$a ?eber contener lo si%uiente: 1 Nombre del laboratorio # Nombres de los inte%rantes 3 ección a la 6ue pertenecen + &eca de realiación / &eca de presentación
Fuda!eto Te"rico ?eber ser conciso 5 redactado con len%ua7e propio Estar basado en las lecturas recomendadas o cual6uier otra información relacionada con el tema
Resu$tados de$ Laboratorio A!($i*icador de Istru!etaci" • • • •
&ormas de onda de entrada 5 de salida indicando las escalas de $oltFdi" 5 de TiempoFdi" Por 6u; se le llama circuito de Instrumentación E2plicar 6ue aplicación se le puede dar al circuito Muestre una aplicación completa 5 su simulación
Circuito Ite+rador Pr,ctico. • • •
•
?etermine la fórmula para $out Para cada tipo de onda ?i%a cul es la función del potenciómetro P1 ?e acuerdo al "alor de la frecuencia l8mite. di%a en 6ue ran%o de frecuencia funciona me7or el circuito &ormas de onda de entrada 5 de salida indicando las escalas de $oltFdi" 5 de TiempoFdi"
Circuito Deri&ador Pr,ctico. ?etermine la fórmula para $out Para cada tipo de onda ?i%a por 6u; no es necesario el uso del potenciómetro P1 ?e acuerdo al "alor de la frecuencia l8mite. di%a en 6ue ran%o de frecuencia funciona me7or el circuito &ormas de onda de entrada 5 de salida indicando las escalas de $oltFdi" 5 de TiempoFdi" • • •
•
Obser&acioes # coc$usioes A($icaci" de $o a(redido aD e pide dise=ar un circuito 6ue inte%re una onda cuadrada de # $pp. 1, upon%a todo lo necesario. pero ind86uelo claramente bD e pide dise=ar un circuito 6ue deri"e una onda cuadrada de 1 $pp. 1)) J e desea adems obtener la m2ima salida posible upon%a todo lo necesario. pero ind86uelo claramente PROGRAMA DE FORMACIÓN REGULAR
12
Lab. N° 3 Circuitos de Istru!etaci" # Cotro$ cD ?ise=e e implemente un circuito 6ue realice un control PI?. supon%a todo lo necesario pero ind86uelo claramente Obser&acioes 7eera$es 1 La presentación del informe se realia al in%resar al Laboratorio En la clase si%uiente a su realiación # e tomar en cuenta las re%las de orto%raf8a en la redacción del informe
PROGRAMA DE FORMACIÓN REGULAR
13