E.E.T Nº 460 “GUILLERMO LEHMANN” Departamento de Electrónica
Sistemas electrónicos analógicos y digitales
TRABAJO PRÁCTICO Tema: El amplificador operacional. Objetivo: Determinar las limitaciones prácticas de un amplificador operacional. Comprender las diferencias entre un amplificador operacional ideal y uno real. Analizar las configuraciones básicas. Desarrollo: Utilizando la hoja de datos del amplificador operacional seleccionado responda las siguientes preguntas: 1) ¿Cuál es el valor máximo para +VCC y –VCC? 2) ¿Cuál es el valor máximo de la tensión de entrada? 3) ¿Cuál es el valor nominal de la resistencia de entrada y salida? 4) ¿Cuál es la ganancia de tensión del amplificador operacional? Exprese su respuesta en dB y en “veces”. 5) ¿Cuál es el valor en dB de la RRMC del amplificador operacional? Exprese este valor en “veces”. Impedancia de entrada: para un amplificador operacional ideal asumimos que su impedancia de entrada es infinita (circuito abierto). Los amplificadores operacionales reales, usualmente tienen una impedancia de entrada de alrededor de 1MΩ. Construya el siguiente circuito:
6) Con el amplificador operacional sin alimentar mida la impedancia entre el terminal inversor y no inversor y anote su valor en la tabla 1. 7) Alimente el amplificador operacional y mida nuevamente la impedancia presente entre el terminal inversor y no inversor. Complete la tabla 1. 8) Compare los valores de la tabla 1 con el valor de la hoja de datos. ¿Existen diferencias? De ser así, según su criterio, ¿a qué se debe?
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Sin alimentación
Con alimentación
Hoja de datos
Impedancia de entrada (kΩ) Tabla 1.- Impedancia de entrada.
9) Mida el valor de R1 y R2 y complete la tabla 2. 10) Alimente el circuito y mida la tensión sobre R1 y R2. Anote los valores medidos en la tabla 2. 11) Calcule las corrientes a través de R1 y R2 y complete la tabla 2. Valor medido (kΩ)
Tensión (mV)
Corriente (nA)
R1 R2 Tabla 2.- Impedancia de entrada II.
12) Con los datos de la tabla 2, calcule IN y complete la tabla 3. 13) Mida la tensión sobre el terminal no inversor del amplificador operacional. 14) Con los valores de la tabla 3 calcule la impedancia de entrada.
IN (nA)
V- (V)
Impedancia de entrada (MΩ)
Tabla 3.- Impedancia de entrada III.
15) Compare el valor de la impedancia de entrada de la tabla 1 y tabla 3. De existir diferencias explique por qué. 16) Reemplace el valor de R1 y R2 por 470Ω. Repita del punto 9 al 11. Complete la tabla 4. Valor medido (kΩ)
Tensión (mV)
Corriente (nA)
R1 R2 Tabla 4.- Impedancia de entrada IV.
17) De los valores de la tabla 4 ¿es posible determinar la impedancia de entrada (repetir puntos del 12 al 14)? Explique. Impedancia de salida: para un amplificador operacional ideal asumimos que la impedancia de salida es igual a cero. Los amplificadores operacionales reales tienen una impedancia de
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salida en el rango de 10Ω a 100Ω. Construya el circuito de la figura 2. Como puede observarse se trata de un seguidor de tensión por lo que:
RL VO = VS ⋅ RL + RO
, donde RO es la impedancia de salida del amplificador operacional.
18) Regule el potenciómetro a un valor de aproximadamente 100Ω y complete la tabla 5. Mida la tensión de salida del amplificador operacional (VO) y llévelo a la tabla 5. Vaya disminuyendo el valor del potenciómetro en aproximadamente 5Ω y repita las mediciones. Continúe con este procedimiento hasta que el valor del potenciómetro sea de aproximadamente 50Ω. RL (Ω)
VO (V)
Tabla 5.- Impedancia de salida.
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19) ¿Qué sucede con la tensión de salida a medida que el valor del potenciómetro disminuye? Tensión de salida: la tensión de alimentación del amplificador operacional limita el rango de salida. Esto significa que la tensión de salida VO no puede exceder el valor de +VCC y -VCC. Construya el siguiente circuito:
20) Modifique el valor de VS tomando valores positivos y negativos. Por cada valor de VS, mida la tensión de salida VO y complete la tabla 6. Asegúrese que los valores de VS sean tal que pueda apreciarse la saturación del amplificador operacional. VS (V)
VO (V)
Tabla 6.- VO versus VS.
21) Con los valores de la tabla anterior realice la grafica correspondiente.
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Amplificador inversor: construya el circuito que se muestra a continuación. VS debe ser una señal senoidal de una amplitud de 1Vpp y una frecuencia de 80Hz.
22) ¿Cómo afecta el ajuste del potenciómetro a la señal de salida? 23) Incremente la frecuencia de VS hasta que la señal no sea más audible. ¿Cuál es el valor de frecuencia más alto que puede oír? 24) Fije VS como una señal senoidal de 1KHz con una amplitud de 100mV pico a pico. Incremente el valor de DC offset de 0V, en pasos de 50mV, hasta escuchar una distorsión. ¿A qué valor de DC offset comienza la distorsión?