Pre-Informe Experiencia Introductoria

Pre-Informe Experiencia IntroductoriaAnlisis y Diseo de Circuitos Elctricos EL-3001

Integrantes:-Csar Diaz-Pablo CabelloProfesor:-Pablo EstevezAyudantes:-Alexis Apablaza-Catalina Elzo V.-Felipe Arrao Vargas-Heinz Gerdin Hunter-Wladimir Celedon AguileraAuxiliares:-Jaime Arevalo S.-Rafael Rodriguez O.

Fecha : 17 de Abril del 2012Introduccin

Dentro de las necesidades a la hora de armar un circuito existen muchas aplicaciones que requieren tanto amplificar la seal entrante, como restar seales, o en algunos casos es necesario disminuir la impedancia de salida de un circuito, en muchos de estos casos es posible utilizar un tipo de circuito integrado conocido como OPAMP ("Operational Amplifier"), un elemento activo capaz de entregar un Voltaje con una impedancia de salida muy baja, dependiendo de las condiciones de los Voltajes en sus patillas de entrada y de los Voltajes con que se alimente al circuito en s.

Se buscara con este informe analizar el comportamiento terico de los circuitos OPAMP, su respuesta ante ciertas conexiones entre sus patillas y su respuesta ante una conexin en cascada, esto con tal de que esta experiencia se realice de forma practica en las prximas sesiones de laboratorio, permitiendo asi que se de un primer acercamiento al trabajo y a los instrumentos utilizados en el laboratorio, en conjunto a completar aprendizajes respecto a los circuitos en si.

Marco Terico

Antes de trabajar con el circuito en si se debe conocer ciertas especificaciones de herramientas y circuitos con los que se trabajara, entre ellos el OPAMP, del cual ya se hizo una pequea introduccin, pero que ahora se tratara con algo mas de profundidad.

-OPAMP'sSi bien el OPAMP real est representado en un circuito como un integrado con 5 patillas, el integrado con el que se trabajara en estas sesiones posee 8 patillas, pues el encapsulado posee patillas que no se utilizaran. 99 6 0pIlustracin 1: Distribucin de pines del encapsulado del UA741CN[footnoteRef:1]

Ilustracin 2: Aproximacin del OPAMPLas aproximaciones con que se trabajaran estos circuitos nos dicen que las patillas de entrada inversora y no-inversora estn conectadas internamente por una impedancia de gran valor, por tanto las corrientes de entrada en ambas patillas tienden a 0. A su vez diremos que la impedancia de salida es muy pequea, tendiendo a 0.

Usando estas aproximaciones podemos encontrar distintas configuraciones tpicas usando OPAMPs (Como el Seguidor de Voltaje, Amplificadores inversor y no Inversor), estas configuraciones se pueden conectar entre s, es decir se puede conectar la salida de uno con alguna de la entradas de otro, para crear conexiones en cascada.

-OsciloscopioEl Osciloscopio corresponde a un instrumento utilizado para medir el comportamiento de una Seal en el tiempo, el osciloscopio posee una pantalla que muestra la forma de la seal de entrada (En un grafico Voltaje v/s Tiempo)El Osciloscopio con el que se trabajara en el laboratorio corresponde al AGILENT 54622A[footnoteRef:2] un osciloscopio que posee 2 canales y una frecuencia de muestreo de 200 MSa/s.

Generador de Funciones:El generador de funciones, es un instrumento utilizado para simular distintas entradas para alimentar un circuito, este es capaz de entregar seales sinusoidales, cuadradas o triangulares, y se puede elegir tanto la Amplitud como la frecuencia de la Seal de salida.El Generador con el que se trabajara en el laboratorio corresponde al EZ FG 7002C[footnoteRef:3], un generador que puede trabajar con frecuencias entre 0.02 Hz y los 2 MHz, y con una Amplitud mxima de 20V Peak to Peak.

Anlisis y Simulacin

-AnlisisPara realizar el anlisis del circuito haremos uso de la figura 1 ,en la cul se realiza una separacin por bloques para poder simplificar el anlisis del mismo ,adems se har uso de los distintos mtodos de resolucin de circuitos y propiedades de los OP-AMPs para encontrar el potencial de salida Vout y adems , la relacin que existe entre Vint y Vout.

Figura 1

El seccionamiento en se har en 5 bloques los cuales estn enumerados en la figura 1 , adems los valores asignados para a los elementos son :

Cada bloque correspondiente a un OP-AMP ser analizado a continuacin:

OP-AMP: Seguidor de Voltaje (Bloque 1)

Usando las prodiedades de un OP-AMP

Usando divisor de voltaje y adems (a) nos queda:

(1)

OP-AMP: Amplificador inversor(Bloque 2)

Usando las prodiedades de un OP-AMP

Por LCK obtenemos en el nodo C y usando (b):

(2)

Caracterstica de un amplificador inversor

OP-AMP: Sumador (Bloque 3)

Usando las prodiedades de un OP-AMP

Usando LCK obtenemos en el nodo E:

Utilizando (c) se obtiene directamente : (3)

OP-AMP: Restador(Bloque 4)

Usando las prodiedades de un OP-AMP

Utilizando LCK en el nodo J:

y LCK en el nodo H:

De lo cul obtenemos:

(4)

OP-AMP: Amplificador no inversor

Usando las prodiedades de un OP-AMP

De la LCK en el nodo L: (5)

Utilizando las Ecuaciones (1), (2), (3), (4) y (5) obtenemos a la relacin: (6)

Finalmente utilizando los valores :

Con lo cul obtenemos :

-SimulacinPara la simulacin del circuito antes analizado se har uso del programa TINA en el cul se proceder de forma trasiente para observar la seal Vout y la relacin que esta tiene con Vin.Para los componentes utilizados en la simulacin se utilizaran los valores antes entregados, sin embargo ahora se har uso de una fuente de voltaje Vin alterna la cual tendr una Amplitud de 3 [volts] y una Frecuencia de 2k[Hz].

Figura 2: Grfico Voltaje(v)-Tiempo(s)Comparativo entre Vin y Vout

Se puede apreciar que Vout es una amplificacin de Vin ya que se encuentran en fase y adems cuando Vin alcanza su amplitud mxima de 3 Volts , Vout alcanza los 9 Volts predichos por la formula con un error menor al 1% , lo que se puede apreciar en la figura 3.

Figura 3. Zoom de amplitud Vout

Conclusiones

Tras la realizacin de los anlisis tericos se obtuvo una relacin entre el voltaje de entrada y voltaje de salida (6) del circuito tratado (Figura 1) , luego para comprobar la teora se simul el circuito en TINA logrando obtener los resultados esperados tras el anlisis terico , se obtuvo una amplitud mxima de 9 Volts en Vout con un error muy despreciable , menor al 1%,Lo que confirma la teora y adems nos muestra lo eficaz y sencillo que puede ser la simulacin de circuitos elctricos mediante el programa TINA , adems la entrega de grficos posibilita una apreciacin rpida de la funcin de un circuito.

El uso de OP-AMPs permiti la amplificacin del voltaje de entrada y un clculo rpido de la relacin entre el voltaje de entrada y salida del circuito , Vin y Vout

Finalmente la simulacin entrega un anlisis cualitativo muy exacto con respecto a la teora lo cul convierta a la simulacin en una herramienta muy til al momento de analizar y disear circuitos