práctica 1 sel

7/24/2019 Prctica 1 SEL

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UNIVERSIDAD NACIONAL

AUTNOMA DE MXICO

FACULTAD DE INGENIERA

DIVISIN DE INGENIERA MECNICA E INDUSTRIAL

SISTEMAS ELECTRNICOS LINEALES

PRCTICA 1:Configuraciones bsicas de los amplificadores operacionales.

Integrantes:Cruz Sosa Erick Manuel

Nez Hernndez Alejandra Selene


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Introduccin

El amplificador operacional es uno de los dispositivos electrnicos ms verstiles yde mayor uso en aplicaciones lineales. Son baratos y sencillos de usar. Se lesconoce como operacionales puesto que es posible realizar operacionesmatemticas con ellos.El smbolo del amplificador operacional es un tringulo que apunta hacia la direccindel flujo de la seal. Todos los amplificadores operacionales poseen por lo menoscinco terminales:1. La terminal de fuente de poder positiva Vcc +V, en la terminal 72. La terminal de fuente de alimentacin negativa VEE V, en la terminal 43. La terminal de salida 64. La terminal de entrada inversora (-) en la terminal 25. La terminal de la entrada no inversora (+) en la terminal 3

Configuraciones bsicas:


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Desarrollo

Ejercicio 1: INVERSOR

Considerando un amplificador operacional ideal:a bV =V = 0

En el nodo ai1

=i

2

R

1

Vin = Vo

RV1

Despejando Vo

Vo= Vin R1

RV1


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Si yR .3 kRV1

= 01

= 3

VVo= Vin0

3300= 0

Si 0 k yR .3 kRV1

= 11

= 3

.03VVo= Vin330010000 = 3

in

Con el generador de funciones aplique una seal sinusoidal con valor pico de

2 [V] a la entrada del circuito.

Imagen 1, Vi en amarillo y Vo en azul, potencimetro en variacin

Imagen 2, seal de entrada en amarillo y seal de salida en azul, cuando elpotencimetro est en 0 [], eje x en 5 [mS]/cuadro y eje y en 0.5 [V]/cuadro. (Vi=2[V])


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Con el generador de funciones aplique una seal sinusoidal con valor pico de

2 [V] a la entrada del circuito.


Imagen 4, seal de entrada en amarillo y seal de salida en azul, cuando elpotencimetro est en 0 [], eje x en 5 [mS]/cuadro y eje y en 0.5 [V]/cuadro. (Vi=1[V])


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Con otra fuente de voltaje, aplique una seal de 2 [V] como entrada.

Imagen 5, seal de entrada en amarillo y seal de salida en azul, potencimetro en5.4 [k], eje x en 5 [mS]/cuadro y eje y en 0.5 [V]/cuadro. (Vi=2 [V])

Repita empleando una seal de -2 [V]

Imagen 6, seal de entrada en amarillo y seal de salida en azul, potencimetro en3 [k] eje x en 5 [mS]/cuadro y eje y en 0.5 [V]/cuadro. (Vi=-2 [V])


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Ejercicio 2: NO INVERSOR

Considerando un amplificador operacional ideal:a bV =V =V

in

En el nodo a

i1=i2

R2

0Vin =

RV2

V Vin o

R

2

Vin =

Vin

RV2

VoRV

2

Vo

RV2

=R

2

Vin

Vin

RV2

Despejando Vo

( )Vo=Vin R2

RV2 + V

in=V

in R2

RV2 + 1

Si yR .3 kRV1

= 02

= 3

( ) VVo=Vin0

3300+ 1 = 1

in

Si 0 k yR .3 kRV1

= 11

= 3

( ) .03VVo=Vin 330010000 + 1 = 4

in

Aplique una seal sinusoidal con valor pico a pico de 2 [v]



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Imagen 8, seal de entrada en amarillo y seal de salida en azul,potencimetro en 5[k], eje x en 5 [mS]/cuadro y eje y en 0.5 [V]/cuadro. (Vi=2 [V])

Aplique una seal sinusoidal con valor pico a pico de 1 [v]



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Imagen 10, seal de entrada en amarillo y seal de salida en azul, potencimetro en5 [k], eje x en 5 [mS]/cuadro y eje y en 0.5 [V]/cuadro. (Vi=1 [V])

Imagen 11, seal de entrada en amarillo y seal de salida en azul, potencimetro en6.8 [k] eje x en 5 [mS]/cuadro y eje y en 0.5 [V]/cuadro. (Vi=2 [V])


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Imagen 12, seal de entrada en amarillo y seal de salida en azul, potencimetro en5.6 [k] eje x en 5 [mS]/cuadro y eje y en 0.5 [V]/cuadro. (Vi=-2 [V])

Ejercicio 3: DIFERENCIAL

Aplicando un divisor de tensin en el nodo b:b V inV = R6R5+R6 2

Pero sabemos que:

5 6R =R =R b V inV = R

2R 2=

2

V in2

En el nodo a:i1

=i

2

R4

V in Va1 =

R3

V Va o

R4

V in1 + Va( 1R4+

1

R3)= R3Vo

Vo=Va( R4R3+R4

) V in1R4R3


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Conecte el osciloscopio para monitorear la entrada de la terminal inversora y

la salida del circuito

Imagen 15, seal de entrada en amarillo y seal de salida en azul, seal de salidaentrada no inversora.

Ejercicio 4: SUMADOR INVERSOR

Considerando un amplificador operacional ideal:

a bV =V = 0En el nodo a:i1

+ i2

=i3

R8

V in 01 +

R9

V in 02 =

R7

0Vo

Vo= V in V in(R8R7

1+

R9

R72)

Pero sabemos que:7 8 9R =R =R =R

Por lo tanto:Vo= (V in )1 + V in2


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Conecte el osciloscopio para monitorear la entrada en la terminal inversora y


Imagen 16, seal de entrada en amarillo y seal de salida en azul, seal de salidaentrada inversora (estn sobrepuestas).

Imagen 17, seal de entrada en amarillo y seal de salida en azul, seal de salidaentrada inversora. Eje X en 0.25 [S]/cuadro y 1 [V]/cuadro.


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Conecte el osciloscopio para monitorear la entrada en la terminal no inversora

y la salida del circuito

Imagen 18, obtenida durante el experimento en el laboratorio

Imagen 19, seal de entrada en amarillo y seal de salida en azul, seal de salida

entrada no inversora. Eje X en 0.25 [S]/cuadro y 1 [V]/cuadro.


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Ejercicio 5: SUMADOR NO INVERSOR

En el nodo b:

R11V in Vb1 =

R13VbV in2

Vb

R13+ V b

R11=

R13

V in2 +

R11

V in1

Pero sabemos que:11 13R =R =R

R

2Vb =R

V in +V in1 2

bV =2

V in +V in1 2

En el nodo a:

i1=i

2 V aR12

=R10

Va+V o

a V ( 1R12+ 1

R10)= Vo

R10

Pero sabemos que:10 12R =R =R

R V aVo= R2Va = 2

Considerando un amplificador operacional ideal:a bV =V

Por lo tanto:

Vo=V in1 + V in2


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Conecte el osciloscopio para monitorear la entrada en la terminal inversora y


Imagen 20, obtenida en el laboratorio durante el experimento

Imagen 21, seal de entrada en amarillo y seal de salida en azul, seal de salidaentrada inversora. Eje X en 0.25 [S]/cuadro y 1 [V]/cuadro.


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Conecte el osciloscopio para monitorear la entrada en la terminal no inversora

y la salida del circuito

Imagen 22, seal de entrada en amarillo y seal de salida en azul, seal de salidaentrada no inversora. Eje X en 0.25 [S]/cuadro y 1 [V]/cuadro.

Resultados

En el primer experimento se puede observar que cuando el potencimetro se colocaen una resistencia cerca a los 0 ohm, dado potencial es nulo, ya que como elmodelo matemtico lo marca el cociente entre los valores de los resistores seracero.Obviamente, por tratarse de un amplificador operacional, cuando el potencimetrose gire a un valor de resistencia mayor se observar que de acuerdo a lo previsto seamplificar la seal de salida en 3 veces mayor.Tambin se observa que la seal de salida y la seal de entrada estn defasadas

90 cada una de la anterior.Cuando se sustituye la seal sinusoidal por una fuente de voltaje en las imgenesse puede apreciar que solo hay rectas, y es cuando ms claro se puede ver laconfiguracin del inversor, puesto que la seal de entrada contra la seal de salida,est en la parte de debajo de la grfica.

En la configuracin no inversora se tiene que tanto la seal de entrada y la de salidase encuentran en fase, de nueva manera, la salida depender a qu resistencia seajuste el potencimetro.


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Podemos observar que en la imagen en donde se le alimenta con 1 [V], las grficasestn sobrepuestas, lo cual se busc aproximando un valor a la resistencia paraque estas quedaran de es manera.

Se repite el hecho cuando se sustituye la seal sinusoidal por la fuente de voltaje, con la

pequea diferencia que en este caso, la seal de salida est en la parte superior de la grfica.

En la tercera configuracin se obtuvo la particularidad de que las grficas estaban

ensimadas al hacer la lectura con la entrada de la pata inversora del amplificador, de

manera distinta que ocurri cuando se conect en la pata no inversora, puesto que en esa pata

se haba colocado la fuente del voltaje.

Finalmente para el sumador inversor se obtena una grfica que desafortunadamente no

supimos interpretar, en la configuracin no inversora las grficas no tenan defase pero se

encontr la particularidad que no eran curvas sinusoidales.

Conclusiones

Cruz Sosa Erick Manuel

No cabe duda que la aplicacin de los amplificadores operacionales es en suma,extensa, pero deben usarse con debida precaucin, en esta prctica se aprendique a veces las configuraciones deben ser revisadas muchas veces antes deponerse en prctica, y aunque sea revisada en varias ocasiones, el resultado puedevariar en todas ellas.La conexin del potencimetro fue un factor importante, puesto que, si las tres patasde ste se hubieran conectado hubiese fungido como una resistencia son variacin.Se cree que hubo muchsimos errores sobre la prctica, puesto que eran de lasprimeras interacciones con el equipo de ese laboratorio, as como el escaso tiempoque se le pudo dedicar a dicha prctica.

El anlisis nodal y de mallas fue una herramienta muy til para poder definir losmodelos matemticos de las configuraciones y as poder predecir (de cierta manera)el comportamiento de cada tipo de conexin.

Nez Hernndez Alejandra SeleneCon los diversos circuitos que llevamos a cabo en la prctica, fue posible conocerdiversas configuraciones que podemos lograr con el amplificador operacional, y conayuda del osciloscopio, ver grficamente lo que ocurre con la seal de entrada. Conello podemos definir que tipo de configuracin estamos usando, as como averiguarsi es inversor o no. Tambin con esta prctica logramos practicar la forma deencontrar los modelos matemticos de las configuraciones haciendo uso de lascaractersticas de un amplificador operacional ideal.

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