INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
“ESIME CULHUACAN”
Mediciones
Prof. Ing. Sofía Rodríguez Peña
PRACTICA N°14
ALUMNO:
4EV1
FECHA: 25/02/2015
Introducción:
Los amplificadores operacionales son dispositivos electrónicos que nos permiten hacer operaciones matemáticas como son suma, resta, multiplicación, integración, y diferenciación. Los AO son dispositivos que nos que amplifican las señales con gran ganancia
La figura muestra la representación de un operacional, con la inversora (-) y no inversora (+) y en el otro lado se representa la salida. El dispositivo amplificará la diferencia entre ambas entradas.
entrada
En esta práctica usaremos el LM741 el a El amplificador operacional puede ser utilizado como amplificador inversor y como amplificador no inversor el la figura 2 se muestra el esquema del LM741
Parte física de un amplificador operacional. El amplificador operacional LM741 necesita ser alimentado por una corriente continua, independiente de la corriente que se desea amplificar, este caso lo alimetaremos con +9V y -9V en las estradas 7 y 4.
Objetivo: obtener un conocimiento previo sobre el funcionamiento básico de los amplificadores operacionales de manera teórica como práctica, al igual que el análisis de los AO al interactuar con múltiples componentes como son resistencia y diodos. Procedimiento: 1.- Arme el circuito ratificador de media onda con un diodo ratificador 1N914 y R=1KΩ como indica la figura siguiente.
2.-aplique a la entrada del circuito una señal senoidal de 5 Vpp de amplitud a una frecuencia de 5 Khz.
3.- Conectar le canal 1 del osciloscopio a la entrada del circuito, y el canal 2 a la salida del mismo, localizando previamente la misma referencia de cero para ambos canales, así como también la misma escala de V/div.
4.- Seleccionando en el osciloscopio, acoplamiento AC del canal 1 y acoplamiento DC del canal 2; visualice la forma de onda de entrada y de salida del circuito ratificador. 5.-Dibuje y cuantifique las formas de ondas del punto 4:
Podemos observar que la señal de entrada con la señal se salida(señal recortada) permanecen en fase.
6.- ¿Están en fase las dos señales? Ambas señales se encuentran en fase ya que el circuito es un circuito puramente resistivo por lo que no hay un atraso de la corriente con respecto a la tensión. 7.-¿Corresponde la magnitud del voltaje pico de la señal de salida a la magnitud del voltaje pico de la señal de entrada? ¿Por qué? No porque podemos observar que el voltaje pico máximo de la señal de entrada es menor al voltaje pico máximo de la señal de salida esto se debe a que el diodo consume 0.7 V. Señal de entrada.
Señal de salida.
8.- Arme el circuito de la figura 14b y conectando correctamente los voltajes de polarización V+ = V- = |12| volts del amplificador operacional LM741.
10.- Dibuje y cuantifique las formas de ondas del punto 8:
Señales de entrada y salida interpuestas para poder ver el desfasamien to.
11.- ¿Están en fase las dos señales? Se puede ver que la señal de salida está desfasada 180 grados con respecto a la señal de entrada, esto se debe a que la señal está conectada a la entrada inversora del operacional y esto nos da el desfasamiento que se logra ver en el osciloscopio. 12.- ¿Corresponde la magnitud del voltaje pico de la señal de salida a la magnitud del voltaje pico de la señal de entrada? ¿Por qué? La magnitud del voltaje de pico máximo de la seña de entrada con respecto al voltaje pico máximo de la señal de salida tiene un liguera o cambio de magnitud de .2 V. esto se debe que el amplificador operacional está conectado con ganancia igual a 1 esto es que no amplificara la señal pero tendrá las menos perdidas posible gracias al AO. 13.- Arme el circuito de la figura 14b y conectando correctamente los voltajes de polarización V+ = V- = |12| volts del amplificador operacional LM741.
14.- Dibuje y cuantifique las formas de ondas del punto 13: Señales de entrada y salida interpuestas para poder ver el desfasamiento y la ganancia de voltaje
15.- ¿Están en fase las dos señales? No, esto se debe a que la señal está conectada a la entrada inversora del amplificador operacional por lo que desfasa la señal de salida 180 grados con respecto a la de entrada. 16.- ¿Corresponde la magnitud del voltaje pico de la señal de salida a la magnitud del voltaje pico de la señal de entrada? ¿Por qué? No, ya que R2 es dos veces mayor a R1 por lo que tendremos una ganancia de doble en nuestra salida. Como se muestra en la siguiente imagen podemos que la señal fue amplificada casi el doble por el arreglo de las resistencias anteriormente mencionada. Señal de entrada.
Señal de salida.
1.-¿La función de los circuitos experimentados es la misma? Explique. R= No, aunque los tres circuitos implementados en esta prácticas son recortadores y elimina una parte de una forma de onda, presentan algunas diferencias ya que el caso del ratificador con diodos tenemos una perdida en el voltaje pico máximo de salida con respecto al de entrada que de 0.7v, en el circuito ratificador con el amplificador operacional y las dos resistencias de igual magnitud tenemos que el voltaje pico máximo solo tiene una ligera pérdida de 0.2V por lo que el ratificador de con AO es utiliza para ratificar tensiones pequeñas, en el tercer circuito el cual tenemos que R1=2R2 esto hace que el AO funcione como amplificador de la tensión ratificada en este caso casi el doble de la tensión que entra. 2.- Indique las ventajas y/o desventajas de emplear solo diodos rectificadores o amplificadores operacionales como elementos de rectificación de señales. R=
A) Ventajas diodos: 1.- Más fáciles de implementar. 2.- Bajo costo. 3.-Ratificar tensiones grandes. B) Desventajas diodos: 1.- Tenemos una pérdida de voltaje de .7V (diodo de silicio) 2.-Si trabajamos tensiones en rango de milivoltios esta caída en el diodo es importante. C) Ventajas de Operacionales: 1.- Se puede obtener una ganancia a con respecto a la tensión de entrada. 2.- ratifican tensiones que necesitan de precisión en rango de milivatios. D) Desventajas Operacionales: 1.-presentan un mayor costo que el diodo. 2.- se necesita tener previos conocimientos para su implementación.
3.- ¿Cuál es la función de los diodos en los circuitos rectificadores con amplificadores operacionales? R= la función de los diodos en este circuito recortador es eliminar una parte de la forma de onda que se encuentra por encima o por debajo de algún nivel requerido y con la ayudad del AO se puede anular la perdida de tensión de 0.7V que encontramos en la salida debido a la polarización de los diodos. 4.- Indicar cuales son las principales especificaciones técnicas eléctricas que haya que considerar de los diodos y amplificadores para los circuitos de la aplicación de la presente práctica. R= -Checar que el equipo a usar se encuentre en buen estado. -
Verificar las puntas de prueba a que se emplearan para la medición. Ubicar la posición de ando y cátodo del diodo para así saber la dirección de en l acula se polarizara en directa. Percatarnos de donde se comienzan a leer los pines de los operacionales. Checar el circuito montado antes de conectarlo a cualquier dispositivo externo a él.
5.- ¿Qué diferencias eléctricas importantes existen entre los diodos 1N4001 y los diodos 1N914? R= Para diodo 1N4001: -
La caída de tensión en el diodo polarizado directamente es de 0.93V a 1.1V La corriente inversa máxima es de 10-50 micro amperes. Voltaje de bloqueo (Vpp) a los 50 V Voltaje RMS a los 35V. Soporta hasta 1 A en directa cuando se emplea como rectificador.
Para el diodo 1N914: -
Soporta hasta 1 Mhz Voltaje máximo de 100V Corriente máxima de 200mA La caída de voltaje en el diodo es aproximadamente 0.7V
6.- ¿Cuál es el significado del código de identificación de los elementos utilizados en los circuitos experimentados en esta práctica? R= Saber sus características eléctricas y sus data sheet para la conexión de estos.
7.- ¿A qué código pertenecen los diodos empleados? R= A, si se trata de un diodo que puede ser detector, de alta velocidad o mezclador. B, si se trata de un diodo de capacidad variable (varicap). E, si se trata de un diodo tunel. Y, si se trata de un diodo rectificador. Z, si se trata de un diodo Zener regulador de tensión.
8.- anote la referencia bibliográfica utilizada, y anexe copias de las hojas de especificaciones técnicas del fabricante de los diodos y del amplificador operacional empleados.
Especificaciones técnicas del fabricante de los diodos 1N914
1N4001
Especificaciones técnicas del fabricante de los AO. LM741
http://www.mouser.mx/ProductDetail/Fairchild-Semiconductor/1N914/? qs=sGAEpiMZZMv%252bkWzvOmGqmkCTDA6utaWZ http://www.mouser.mx/Search/Refine.aspx?Keyword=lm741 http://webs.uvigo.es/ario/docencia/ean/OPAMP1.pdf
Conclusión. En esta práctica se agregó un nuevo concepto en nuestro lenguaje de electrónica ya que se aplicó un nuevo termino en esta práctica el cual son los amplificadores operacionales aunque solo fue una ligera introducción son parte de una base para empezar a entender el funcionamiento de estos mismo así como su diseño.
Los AO son circuitos que nos permiten hacer opera operaciones matemáticas (suma, resta, multiplicación, diferenciación e integración), en esta práctica se manejó un ML741 el cual fue empleado para hacer un ratificador de media onda y fue comparado con un ratificador de media onda creado con diodo, donde pudimos observar que aunque ambos hacia los mismo a simple vitas las tensiones de salida se mostraba un ligero cambio en el voltaje pico máximo ya que no había perdida de los 0.7V debido al diodo, debido que el amplificador se puede aumentar la ganancia para obtener una onda completamente ratificada a diferencia de una echa a bases de puros diodos. Por lo que en rangos de milivoltios los AO llegan a resolver este problema que se tiene con los diodos y su consumo. A grandes rasgos se puede concluir que los AO tiene una gran cantidad de aplicaciones en la electrónica lineal como en la no lineal.
