Taller Floyd Capitulo 12

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE COTOPAXI INGENIERÍA ELÉCTRICA

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE COTOPAXI UNIDAD ACADÉMICA DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA Y APLICADAS ELECTRÓNICA II TEMA: TALLER UNIDAD 12 FLOYD

INTEGRANTES:

CUNALATA OSCAR

CURSO: ELÉCTRICA

4° “A”

LATACUNGA 19 DE MAYO DEL 2017

1


EXAMEN DE VERDADERO/FALSO 1. 3.

Un amplificador operacional ideal tiene una impedancia de entrada infinita. El amplificador operacional puede operar tanto en modo diferencial como en modo común. 5. CMRR significa referencia de rechazo en modo común. 7. La realimentación negativa reduce la ganancia de un amplificador operacional a partir de su valor en lazo abierto. negativa. 9. Un amplificador no inversor utiliza realimentación negativa. 11. La realimentación negativa afecta las impedancias de entrada y salida de un amplificador operacional. 13. El producto de ganancia-ancho de banda es igual a la frecuencia a ganancia unitaria.

(V) (V) (F) (V) (V) (V) (V)

EXAMEN DE ACCIÓN DE CIRCUITO 1. Si Rf se reduce en el circuito de la figura 12-17, 12 -17, la ganancia de voltaje se: (a) incrementa

(b) reduce

(c) no cambia

Figura 12-17. 3. Si Rf se incrementa en el circuito de la figura 12-17, 12 -17, la ganancia de voltaje se: (a) incrementa

5. En la figura 12-27, si realimentación se: (a) incrementa

(b) reduce

 

(c) no cambia

cambia desde 100 k ꭥ hasta 68 k ꭥ, la atenuación de

(b) reduce

(c) no cambia

Figura 12-27. 2


7. Si Rf cambia a 470 k ꭥ y cerrado se: (a) incrementa



a 10 k ꭥ en la figura 12-43(b), el ancho de banda en lazo

(b) reduce

(c) no cambia

Figura 12-43. AUTOEVALUACIÓN 1. Un amplificador operacional en circuito integrado (CI) tiene: (a) dos entradas y dos salidas (b) una entrada y una salida (c) dos entradas y una salida

3. Un amplificador diferencial: (a) es parte de un amplificador operacional (b) tiene una entrada y una salida (c) tiene dos entradas (d) respuestas a) y c)

5. En el modo diferencial por dos terminales: (a) se aplica una señal entre las dos entradas (b) la ganancia es 1 (c) las salidas son de amplitudes diferentes (d) sólo se utiliza un voltaje de fuente

7. La ganancia en modo común es: (a) muy alta (b) muy baja (c) siempre unitaria (d) impredecible 3


9. Con cero volts en ambas entradas, un amplificador operacional idealmente debe tener una salida igual a: (a) el voltaje de alimentación positivo (b) el voltaje de alimentación negativo (c) cero (d) la CMRR

11. Cierto amplificador operacional tiene corrientes de polarización de 50 μA. El desequilibrio de corriente de entrada es:

(a) 700 nA

μA

y 49.3

 − |  | −   5010  49.310    700 

(b) 99.3 mA (c) 49.7 mA (d) ninguna de éstas

13. El propósito de la nulificación de desequilibrio de voltaje es: (a) Reducir la ganancia (b) Igualar las señales de entrada (c) Hacer cero el voltaje de error de salida (d) Respuestas b) y c)

15. Para un amplificador operacional con realimentación negativa, la salida es: (a) igual a la entrada (b) se incrementa (c) realimentada a la entrada inversora (d) realimentada a la entrada no inversora

17. Si el resistor de realimentación de la pregunta 16 se abre, la ganancia de voltaje: (a) se incrementa (b) se reduce (c) no se ve afectada (d) depende de Ri 4


19. Un seguidor de voltaje: (a) tiene una ganancia de 1 (b) es no inversor (c) no tiene resistor de realimentación (d) tiene todo lo anterior

21. La compensación del efecto de la corriente de polarización: (a) reduce la ganancia (b) reduce el voltaje de error de salida (c) incrementa el ancho de banda (d) No tiene ningún efecto

23. La frecuencia a la cual la ganancia en lazo abierto es igual a 1 se llama: (a) frecuencia crítica superior (b) frecuencia de corte (c) frecuencia de muesca (d) frecuencia de ganancia unitaria

25. Cada circuito RC de un amplificador operacional: (a) hace que la ganancia tenga una pendiente de caída de -6 db/octava (b) hace que la ganancia tenga una pendiente de caída de -20 db/década (c) reduce la ganancia en frecuencias medias en 3 dB (d) respuestas a) y b)

27. El ancho de banda de un amplificador de ca que tiene una frecuencia crítica inferior de 1 kHz y una frecuencia crítica superior de 10 kHz es:

(a) 1 kHz

     10 kHz1 kHz   

(b) 9 kHz

(c) 10 kHz

(d) 11 kHz

29. Cuando se utiliza realimentación negativa, el producto de ganancia-ancho de banda de un amplificador operacional: (a) se incrementa (b) se reduce (c) no cambia (d) fluctúa 5


PROBLEMAS BÁSICOS 1. Compare un amp-op práctico con un amp-op ideal. - El amplificador operacional práctico : Alta ganancia de lazo abierto, alta impedancia de entrada, baja impedancia de salida, alta CMRR. - El amplificador operacional ideal: Ganancia de lazo abierto infinita, impedancia de entrada infinita, impedancia de salida cero. CMRR infinita. 3. Identifique el tipo de modo de entrada cada amplificador operacional de la figura 12-60.

Figura 12-60 a) Entrada diferencial por un extremo.

Figura 12-60 b) Entrada diferencial por dos extremos.

Figura 12-60 c) Entrada en modo común. 5. La ganancia en lazo abierto de cierto amplificador operacional es de 175,000. Su ganancia en modo común es de 0.18. Determine la CMRR en decibeles.

  (  )   20log(175000 0.18 )   119.76  6


Ó Ó     − − 8 . 3 10  7. 9 10 Ó  2 Ó  8.1

7. Determine la corriente de polarización, , dado que las corrientes de entrada en un amplificador operacional son de 8.3 μA y 7.9 μA.

9. La figura 12-61 muestra el voltaje de salida de un amplificador operacional en respuesta a una entrada escalón. ¿Cuál es la rapidez de variación de voltaje?

Figura 12-61.

  ó    ∆∆   ó    151012 −   ó    810

11. Identifique cada una de las configuraciones de amplificador operacional en la figura 12-62.

Figura 12-62 a) Seguidor de voltaje.

7


Figura 12-62 b) No inversor.

Figura 12-62 c) Inverso 13. Para el amplificador de la figura 12-63, determine lo siguiente: (a)

 

(b)

(c)



Figura 12-63.

a)

b)

      56010   1 1.510   374.33        56010   1 1.510 1010− 8


c)

  3.74      (+ )  1. 5 10   1.510  560103.74   9.99  

15. Determine el valor de Rf que produzca la ganancia en lazo cerrado indicada en cada amplificador de la figura 12-65.

  50

Figura 12-65 a)

         1   110 501   49 ꭥ

Figura 12-65 b)

          3001010   3 ꭥ

9

  300


  8

Figura 12-65 c).

       1210 81   84 ꭥ

  75

Figura 12-65 d).

      752.210   165 ꭥ

17. Si se aplica un voltaje de señal de 10 mV a cada amplificador de la figura 12-66, ¿Cuáles son los voltajes de salida y cuál es su relación de fase con las entradas?

Figura 12-66 a)

   10   10 

en fase

10


Figura 12-66 b)

       10010    10010 1010−   10 

, desfasado 180º

Figura 12-66 c)

        110   1 4710 1010−   223  , en fase

Figura 12-66 d)

11


       33010    3310 1010−   100 

, desfasado 180º

19. Determine las impedancias de entrada y salida de cada configuración de amplificador de la figura 12-68.

  175000   10   75 ꭥ

ꭥ

Figura 12-68 a)

      2. 7 10   2.710  56010   4.798 10−

      1 1750004.75 79810−   89.21

      −1  1750004.79810 1010    8.41  ꭥ

ꭥ

  200000   1   25 ꭥ

ꭥ

Figura 12-68 b) 12


      1. 5 10   1.510  4710   30.9310−

    75 9310−   1 20000030.   4.04

       −1  20000030.9310 110    6.2  ꭥ

ꭥ

  50000   2   50 ꭥ

ꭥ

Figura 12-68 c)

      5610   5610  110   53.0310−      15000053.0310−210   5.3       15000053.75 0310−   19.0 ꭥ

ꭥ

13


21. Repita el problema 19 con cada uno de los circuitos de la figura 12-70.

  125000   1.5   50

ꭥ

ꭥ

Figura 12-70 a)

      1010   1010  15010   62.510−

 ≅   ≅ 10 

ꭥ

   50 510−   112500062.   5.21 ꭥ

  75000   1   50 ꭥ

ꭥ

Figura 12-70 b)

      10010   10010  1010   9.9010−

 ≅   ≅ 100 

ꭥ

     1750009.50 9010−   7.32 ꭥ

14


  250000   3   70 ꭥ

ꭥ

Figura 12-70 c)

     470    4701010   44.8910−

 ≅   ≅ 470

ꭥ

   70 8910−   1 25000044.   6.22 ꭥ

23. Determine el valor del resistor de compensación para cada configuración de amplificador de la figura12-68 e indique la colocación del resistor.

  175000   10   75 ꭥ

ꭥ

Figura 12-68 a)

   .     2. 7 10 56010   2.710  56010   2.69  ꭥ

15


  200000   1   25 ꭥ

ꭥ

Figura 12-68 b)

 .           1. 5 10 4710   4.510  4710   1.45  ꭥ

  50000   2   50 ꭥ

ꭥ

Figura 12-68 c)

   .     5610 1. 0 10   5610  1.010   53  ꭥ

25. ¿Cuál es el desequilibrio de voltaje de entrada de un amplificador operacional si se mide un voltaje de salida de cd de 35 mV cuanto el voltaje de entrada es cero? Se especifica que la ganancia en lazo abierto es de 200,000.

  1 35 =    200000  175 16


27. La frecuencia crítica superior de la respuesta en lazo abierto de un amplificador operacional es de 200 Hz. Si la ganancia en frecuencias medias es de 175,000, ¿cuál es la ganancia ideal a 200 Hz? ¿Cuál es la ganancia real? ¿Cuál es el ancho de banda en lazo abierto del amplificador operacional?

           √ 175000  1 23743. 6 8  200 1  200      200           1 12  0.083 √ 1  1   1 12  0.3846 √ 1  5   1 12  0.7071 √ 1  12   1 12  0.8574 √ 1  20

El ancho de banda en lazo abierto es el mismo que la frecuencia critica superior

29. Determine la atenuación de un circuito RC de atraso con de las siguientes frecuencias?

(a) 1 kHz

(b) 5 kHz

(c) 12 kHz

(d) 20 kHz

17

= 12 kHz a cada una


(e) 100 kHz

  1 12  0.9928 √ 1  100

31. Determine el desfasamiento en cada uno de los circuitos de la figura 12-71 a una frecuencia de 2 kHz.

Figura 12-71 a)

   ∅  − ( )   210∗1 0.01  1.59 ∅  − (1.259)  51.51

Figura 12-71 b)

  21.01∗0.01  2 15.91 ∅  − (1.59)  7.16 18


Figura 12-71 c)

1 01   2100∗0.   0.15912 ∅  − (0.1591) ∅  85.45       

33. Cierto amplificador operacional tiene tres etapas de amplificador internas con ganancias en frecuencias medias de 30 dB, 40 dB y 20 dB. Cada etapa también tiene una frecuencia crítica asociada con ella como sigue: , y .

   

(a) ¿Cuál es la ganancia en lazo abierto en frecuencias medias del amplificador operacional, expresada en dB?

         30 40 20   90

(b) ¿Cuál es el desfasamiento a través del amplificador, incluida la inversión, cuando la frecuencia de señal es de 10 kHz?

∅  − ( )− ( )− ( ) ∅  − (0.106)− (1050)− (200 10 ) ∅  86.5611.302.86 ∅  103.58 19


35. Determine la ganancia en frecuencias medias en dB de cada uno de los amplificadores de la figura 12-72. ¿Son éstas ganancias en lazo abierto o en lazo cerrado?

Figura 12-72 a)

       2.682   30.90Ω 20log30.90  29.79

Figura 12-72 b)

      1 220Ω 15Ω   14.66Ω 20log14.66  23.32 20


Figura 12-72 c)

  1 20log1  0  =      =.   .   .    .    28.1845.5750    3843.

TODAS LAS GANANCIAS SON A LAZO CERRADO.

37. Dado que lazo cerrado en decibeles.

,

y

, determine la ganancia en

39. Para cada uno de los amplificadores de la figura 12-73, determine la ganancia y el ancho de banda en lazo cerrado. Los amplificadores operacionales en cada circuito presentan una ganancia en lazo abierto de 125 dB y un ancho de banda a ganancia unitaria de 2.8 MHz.

  

Figura 12-73 a)

21

    2.8ℎ 1   2.8 ℎ


      1210   1 110   13

      110    5.610   45.5

Figura 12-73 b)

Figura 12-73 c)

   2.813   215.

   2.845.5   61.6.

41. Determine la falla o fallas más probables para cada uno de los síntomas que aparecen en la figura 12-75 con una señal de 100 mV aplicada. (a) Ninguna señal de salida Es cuando R1 está abierto y se corta la señal.

(b) Salida severamente recortada tanto en las excursiones positivas como en las negativas. No existiría señales de salida. 22


Figura 12-75 43. En la tarjeta de circuito de la figura 12-76, ¿Qué pasa si el cursor del potenciómetro de 100 k ꭥ se rompe?

Figura 12-76 Se podría decir que cuando la conexión se encuentra rota el voltaje disminuye.

45. ¿Qué indicación observaría si un resistor de 100 k ꭥ se instala incorrectamente en lugar de R2 en la figura 12-47? Si se utiliza una resistencia de 2,2 para R3, la ganancia del amplificador operacional será diez veces demasiado alta, probablemente causando una forma de onda de salida cortada.

23


Figura 12-47 47. Consulte la hoja de datos 741 parcial (LM741) mostrada en la figura 12-77. Determine la resistencia de entrada (impedancia) de un amplificador no inversor el cual utiliza un amplificador operacional 741 con ꭥ y ꭥ Use valores típicos.

        

24


Figura 12-77

       0.0099   200000    2.0     25    10.00992000002.0     3.96  ꭥ

ꭥ

ꭥ

ꭥ

49. Consulte la figura 12-77 y determine la ganancia de voltaje en lazo abierto mínima de un LM471 expresada como un cociente de volts de salida entre volts de entrada.

  50   11050−   50000  25


51. Diseñe un amplificador no inversor con una ganancia de voltaje en lazo cerrado apropiada de 150 y una impedancia de entrada mínima de 100 M ꭥ con un amplificador operacional 741. Incluya compensación del efecto de la corriente de polarización.

      15010   1 110   151

      110   110  15010 −   6. 6 2 10         110 15010   110 15010   993 ꭥ

Figura resultante mediante el cálculo.



53. Diseñe un amplificador no inversor con una frecuencia crítica superior, de 10 kHz utilizando o un amplificador operacional 741. Los voltajes de fuente de cd son de -15 V. Consulte la figura 12-78. Incluya compensación del efecto de la corriente de polarización.

      3 310   1 3330   100         3310   33303330 3310   330 ꭥ

26



55. Diseñe un amplificador inversor con un amplificador operacional 741 si se requiere una ganancia de voltaje de 50 y un ancho de banda de 20 kHz en frecuencias medias. Incluya compensación por el efecto de la corriente de polarización.

     10010    210   50        10010 10010   10010 10010   1.96  ≅ 2 ꭥ

ꭥ


27

Taller Floyd Capitulo 12

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