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.
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.
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.
.JPG)
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.
.JPG)
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.
.JPG)
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).
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.
.JPG)
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.
.JPG)
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.
.JPG)
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).
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