Trabajo Practico N°3

Practica 1:

Determinacion de la respuesta en frecuencia para un amplificador operacional no inversor:

a) Dibujar el circuito de la fig. 1.

En la entrada aplicamos una señal senoidal de 10Hz 25mVp. Con ayuda del osciloscopio, verificamos prácticamente el valor a la tensión de salida del sistema, lo comparamos con el valor de la salida y podemos calcular la ganancia de tensión. Después de eso expresamos la ganancia en dB. Realizamos los pasos dichos hasta frecuencias de 200KHz.

Hicimos un gráfico para poder determinar la curva de la respuesta en frecuencia. Para poder hacer esto, graficamos la variación de la ganancia de tensión en dB, en función de la frecuencia en escala logarítmica.

Después, determinamos las frecuencias de corte, son aquellas donde los valores de la ganancia de tensión (Av) disminuyen aproximadamente -3 dB con respecto a su valor máximo. (Aproximadamente 37 dB)

Este circuito se comporta como un Filtro Pasabajos y su Ancho de Banda (Bw) va desde los 10 Hz hasta los 30 kHz.

Le agregamos al circuito anterior dos capacitores (como muestra el siguiente circuito):

En la entrada aplicamos una señal senoidal de 10Hz 25mVp. Con ayuda del osciloscopio, verificamos prácticamente el valor a la tensión de salida del sistema, lo comparamos con el valor de la entrada y podemos calcular la ganancia de tensión. Después de eso expresamos la ganancia en dB. Realizamos los pasos dichos hasta frecuencias de 200KHz.

Hicimos un gráfico para poder determinar la curva de la respuesta en frecuencia. Para poder hacer esto, graficamos la variación de la ganancia de tensión en dB, en función de la frecuencia en escala logarítmica.

Después, determinamos las frecuencias de corte, son aquellas donde los valores de la ganancia de tensión (Av) disminuyen aproximadamente -3 dB con respecto a su valor máximo.

El 1er Recuadro es Fc Inferior y el 2do Recuadro es Fc Superior.A partir de ahi sacamos el Ancho de Banda que es Fcs-Fci.

Ahora cambiando la fuente senoidal de 25mV por una fuente de señal cuadrada.

Y con ayuda del osciloscopio y el grapher podemos observar su tiempo de crecimiento (Rise Time) y graficamos la señal de salida.

Al siguiente circuito le aplicamos una onda cuadrada de 25 mVpp a una frecuencia de 50 Hz. Verificamos el valor de la tensión de salida del sistema midiendo la inclinación (tilt) y graficamos la señal de salida y entrada.

Con los valores obtenidos calculamos el valor de la frecuencia de corte inferior:

Gracias a los valores obtenidos de Fcs y Fci pudimos obtener el Ancho de Banda (Bw):

Práctica 2:

En esta segunda etapa determinaremos la respuesta en frecuencia para un amplificador operacional no inversor.

a) Dibujar el circuito de la figura 3 utilizando software aplicado.

b) Aplicar a la entrada una señal senoidal de 10Hz 25mVp.

c) Verificar prácticamente realizando una simulación con software aplicado, el valor de la tensión a la salida del sistema, y calcular el valor de la ganancia de tensión y expresarla en dB.

Con la ayuda del Osciloscopio medimos el valor de la tensión de salida y calculamos la ganancia del sistema:

Av= Vo/Vi

Av= 249,828mV/25mV

Av= 10 veces

Luego calculamos la ganancia en dB:

Av= 20 x log 10 

Av= 20 dB.

d) Repetir el punto anterior para otros valores de frecuencia hasta los 500KHz completando la siguiente tabla:

e) Con los valores obtenidos en la tabla determinar la curva de respuesta en frecuencia, graficando la variación de la ganancia de tensión en dB, en función de la frecuencia en escala logarítmica. 

f) Determinar las frecuencias de corte, es decir aquellos valores en que la ganancia de tensión disminuye -3dB de su valor máximo, marcar dichos valores en la curva y determinar el ancho de banda de la respuesta en frecuencia.

Marcamos la frecuencia de corte en donde disminuye la ganancia -3dB y obtuvimos el gráfico del ancho de banda (Bw).

g) Modificar el circuito anterior tal como muestra la figura 4:

h) Repetir para esta nueva configuración circuital los puntos b), c), d) y e).

Con los valores de ganancia medidos a diferentes frecuencias, obtuvimos la siguiente tabla de valores:

Con los valores de las frecuencias de corte, graficamos el ancho de banda.

j) A continuación determinaremos la frecuencia de corte superior del circuito de la figura 4 mediante mediciones en régimen transitorio. Para ello, reemplazamos el generador de señal senoidal por uno de onda cuadrada de 25mVpp, 1KHz.

k) Verificar prácticamente realizando una simulación con software aplicado, el valor de la tensión a la salida del sistema midiendo el tiempo de crecimiento (rise time) y graficar la señal de entrada y salida.

Gracias al Grapher pudimos marcar el tiempo de crecimiento, Tr= 26,4us.

Ahora con el osciloscopio graficamos la señal de entrada y salida:

Entrada: 20mV/div.
Salida: 100mV/div.
Tiempo: 500us/div.

l) Calcular el valor de la frecuencia de corte superior, mediante la siguiente fórmula:

fcs= 0,35/Tr.

Ahora con el valor de Tr obtenido en el punto anterior, calculamos la frecuencia de corte superior:

fcs= 0,35/26,4us.
fcs= 13,25KHz.

m) A continuación determinaremos la frecuencia de corte inferior del circuito de la figura 4 mediante mediciones en régimen transitorio. En este caso excitaremos el circuito con una onda cuadrada de 25mVpp, 100Hz.

n) Verificar prácticamente realizando una simulación con software aplicado, el valor de la tensión de salida del sistema midiendo la inclinación (tilt) y graficar la señal de entrada y salida.

o) Calcular el valor de la frecuencia de corte inferior, mediante la siguiente fórmula:

fci= (P.F)/π , donde P= (V-V')/V


P= 318,4u


fci= 10,13mHz.


A continuación usando el osciloscopio graficamos las señales de entrada y salida:

En el gráfico, la señal de color verde es la entrada y la violeta es la salida.
Entrada: 20mV/div.
Salida: 100mV/div.
Tiempo: 2ms/div.


Con los valores obtenidos anteriormente, calculamos el Ancho de Banda (Bw):


Bw=fcs-fci
Bw= 13,25KHz-10,13mHz
Bw=13,24KHz.


Práctica 3:
Finalmente en esta tercera parte del práctico, analizaremos el comportamiento en la máxima velocidad de respuesta de diferentes circuitos de amplificadores operacionales.

a) Dibujar el circuito de la figura 5 utilizando software aplicado.
b) Aplicar a la entrada del circuito con el amplificador operacional LM741, una señal cuadrada con un generador de reloj de 1Vp, frecuencia de 10KHz y un ciclo de actividad del 50%.

c) Verificar prácticamente realizando una simulación con software aplicado, el valor de la tensión a la salida del sistema, y calcular el valor de la velocidad máxima de cambio, llamada slew rate.

Slew Rate: 0,17 V/uS
d) Repetir el punto anterior para los siguiente amplificadores operacionales: AD8551, MC1458, TL081.

AD8551:

Slew Rate: 0,20 V/uS

MC1458:

Slew Rate: 1,62 V/uS

TL081:

Slew Rate: 8,43 V/uS

e) Con los valores medidos complete la siguiente tabla, y compare con los valores dados por los fabricantes.

f) Redacte las conclusiones finales del trabajo práctico.

En este Trabajo Practico llamado Amplificador Operacional Respuesta en Frecuencia, aprendimos a determinar la respuesta en frecuencia de un amplificador inversor y no inversor, gracias a eso pudimos determinar el Ancho de banda de la misma y el tiempo de crecimiento (Rise Time), el valor de la inclinacion (Tilt) y la velocidad maxima de cambio (Slew Rate).

Trabajo Practico N°2

Practica 1:


Ejercicio 1:

Dado el siguiente sistema multietapas:

a) Hallar la expresión de la amplificacion de tension.

FALTA FOTO DE AMPLIFICACION DE TENSION.

b) Verificar practicamente realizando una simulacion con software aplicado, el valor de la tension a la salida del sistema.

Vemos que la tension de salida del circuito es de 3.535 V.

c) Si variamos el valor de R1 utilizando software aplicado comprobar que efectos produce en la tension de salida.

Reemplazando la R1 por un potenciometro del mismo valor para poder variar los mismos y obtubimos distintos valor de tesion a la salida.

  

Pudimos comprobar que al bajar el valor de la R1 se obtenía mayor tensión a la salida del circuito.

d) ¿ Como podriamos obtener una ganancia de 20Db?

Cambiando el valor de R1 por el de 820ohm, con una R8 de 1k, observamos que se obtiene una ganancia de 10 veces que equivalen a 20dB.

Practica 2:

Ejercicio 1:

Dado el siguiente circuito de multietapas:

a) Verificar practicamente realizando una simulacion con software aplicado, el valor de la tension a la salida del sistema la tension en la entrada es senoidal y su valor pico es de 500mv.

Usando un voltimietro pudimos averiguar el valor de la tensión de salida del sistema que es de 1.415V.

b) Grafique con osciloscopio la señal de entrada y de salida.

Acá vemos la tensión de salida y la tensión de entrada del sistema. SALIDA: VERDE
                                                                                                     ENTRADA: AMARILLO

c) Compruebe analíticamente.

d) Calcular la potencia en la carga RL.

e) Verificar prácticamente realizando una simulación con software aplicado, la tensión de la salida en una configuración simple de acuerdo con el circuito esquemático.

Colocando un voltímetro a la salida vemos que el valor de la tensión es de 0.707.


f) Grafique con osciloscopio la señal de entrada y de salida.

Vemos la salida y entrada del sistema siendo SALIDA: VERDE  y ENTRADA: AMARILLA.

g) Compruebe analiticamente

h) Calcular la potencia de la carga RL2.

i) Comparar los resultados de los calculos d) y h) y obtenga conclusiones.

 El  circuito se trata de una configuración multietapa de dos amplificadores inversores, la caída de tensión en RL1, va a ser la diferencia entre las salida del primer inversor menos la salida del segundo inversor.
 El segundo circuito se trata de una configuración común de amplificadores inversor.
 Con respecto a las potencias de RL1 y RL2, notamos que la primera obtenemos un total de 2 mW, y en la segunda un total de 0,5 mW. esta diferencia se debe a la configuración del primer circuito con respecto del segundo.




Ejercicio 3:




El amplificador de instrumentación es uno de los circuitos más útiles, precisos y versátiles disponibles en la actualidad. En cada unidad de adquisición de datos se encuentra al menos uno de ellos. Este circuito multietapas esta hecho de 3 amplificadores operacionales, 10 resistencias y un potenciómetro, como se observa en la figura, si se observa a detalle, se puede ver que este amplificador está basado en una primera etapa de un circuito aislador a partir de amplificadores seguidores permitiendo elevar la impedancia de entrada, de una segunda etapa de un circuito de amplificador diferencial básico.

a) Armar el amplificador de instrumentación.

b) Verificar practicamente realizando una simulacion con software aplicado, el valor de la tension a la salida del sistema, determinando el rango de variación de este parametro cuando variamos el porcentaje de ajuste del potenciómetro R11.

Cambiando el porcentaje del potenciometro R11, obtuvimos los siguientes resultados:

Podemos ver que a medida de que el valor de resistencia disminuye, el valor de la tension de salida aumenta.

c) Grafique con osciloscopio la señal de entrada y de salida máxima y mínima.

 Con la ayuda de dos osciloscopios pudimos resolver el siguiente punto. Graficamos la señal de entrada y de salida máximas (poniendo el potenciómetro al valor minimo) y las mínimas (poniendo el potenciómetro al máximo).

Señal de entrada 50 mV por división

Señal de salida mínima: 500 mV por división.

Señal de salida máxima: 2V por división.

d) Verificar prácticamente realizando una simulación con software aplicado, para el valor de la tensión de salida máximo, el valor de la ganancia diferencial. Usando el teorema de la superposición haciendo este caso la señal V3 = 0.

Utilizando un osciloscopio obtuvimos las siguientes señales:

ENTRADA:

Escala: 10mV/div.

SALIDA:

Escala:2V/div.

Con los valores obtenidos calculamos la ganancia del sistema:

Av=Vo/Vi

Av=10,833V/19,957mV

Av= 542,8 [veces]

e) Verificar prácticamente realizando una simulación con software aplicado, para el valor de tensión de salida máximo, el valor de la ganancia en modo común, deberás tener en cuenta que para realizar esta medición habrá que aplicar el teorema de superposición haciendo en este caso cero las señales de V1 y V2.

Con los valores de las ganancias obtenidos en los puntos d) y e), determinar la razón de rechazo en modo común.

En este caso utilizamos voltímetros para medir la entrada y la salida, ya que las señales son muy pequeñas para ser medidas con el osciloscopio.


Avc= Vo/Vi
Avc= 0.072mV/0.1V
Avc= 0.001 veces.


Con los valores de ganancias obtenidos, en modo común y modo diferencial, obtuvimos el siguiente valor de Razón de Rechazo en modo Común:


CMRR= 20log|Ad|/|Acm|
CMRR= 20log|542.8|/|0.001|
CMRR= 542800 veces.  CMRR= 114.69 dB.


f) Realizar un análisis teórico del circuito hallando la expresión de la tensión de salida total del sistema.

Conclusiones:
                       Pudimos notar que el amplificador de insturmentación es muy recomendable ya que su 
amplificacion en modo diferencial es muy alta con respecto a la amplificacion en modo común (siendo este muy muy bajo).Haciendo la comprobacion analitica,  podemos decir que nos genera un gran CRMM. (Relacion de rechazo de modo común).