Medicin e Instrumentacin, 2015Divisin de Ciencias e Ingenieras. Campus Len. Universidad de Guanajuato.

Divisin de Ciencias e IngenierasCampus Len, Gto. Practica # 5

Introduccin a los Amplificadores Operacionales I

Docente: Alberto Aguilar Mora.

Director: Dr. Guillermo Mendoza DazIntegrantes del Equipo:Enrique Vera RomeroIsmael Galvn PaniaguaDaniela Ramrez Bermdez

10/06/2015

Len de los AldamosJunio del 2015

IntroduccinCon sta prctica se pretende conocer lo que es un amplificador operacional y su respectivo funcionamiento, como primera parte se armara un comparador donde la primera seal ser cuadrada y la segunda es la seal de diente de sierra ambas de 100 Hz a un voltaje mximo de 2V. En la segunda parte se amplificara una seal cuadrada de 1 a 8 V de salida a una frecuencia de 100 Hz, de esta forma se observara la diferencia entre la onda y su amplificacin.Por ltimo se pretende sumar las seales triangular y cuadrada y observar que sucede cuando se superpone.

Objetivo General Conocer sobre el funcionamiento de los amplificadores operacionales a travs de distintos circuitos que nos permitan explorar las funciones de dichos dispositivo.Marco TericoA) Comparador electrnicoUncomparadores uncircuito electrnico, ya seaanalgicoodigital, capaz de comparar dos seales de entrada y variar la salida en funcin de cul es mayor.

El comparador funciona de la siguiente manera, estudiemos el siguiente circuito:

En este circuito, se alimenta el amplificador operacional con dos tensiones +Vcc = 15V y -Vcc = -15 V. Se conecta la patilla V+ del amplificador a masa (tierra) para que sirva como tensin de referencia, en este caso 0 V. A la entrada V- del amplificador se conecta una fuente de tensin (Vi) variable en el tiempo, en este caso es una tensin sinusoidal.Hay que hacer notar que la tensin de referencia no tiene por qu estar en la entrada V+, tambin puede conectarse a la patilla V-, en este caso, se conectara la tensin que queremos comparar con respecto a la tensin de referencia, a la entrada V+ del amplificador operacional.A la salida (Vo) del amplificador operacional puede haber nicamente dos niveles de tensin que son en este caso 15 o -15 V (considerando el AO como ideal, si fuese real las tensiones de salida seran algo menores). Cuando la tensin sinusoidal Vi toma valores positivos, el amplificador operacional sesatura a negativo; esto significa que como la tensin es mayor en la entrada V- que en la entrada V+, el amplificador entrega a su salida una tensin negativa de -15 V.B) Amplificacin de SealesAmplificador electrnicopuede significar tanto un tipo decircuito electrnicoo etapa de este, como un equipo modular que realiza la misma funcin; y que normalmente forma parte de los equipos HIFI.

Su funcin es incrementar laintensidad de corriente, latensino lapotenciade lasealque se le aplica a su entrada; obtenindose la seal aumentadaa la salida. Para amplificar lapotenciaes necesario obtener laenergade unafuente de alimentacinexterna. En este sentido, se puede considerar al amplificador como unmoduladorde la salida de la fuente de alimentacin.Tipos de Amplificadores de Seales1.) Clase ASon amplificadores que consumen corrientes continuas altas de su fuente de alimentacin, independientemente de la existencia de seal en la entrada. Esta amplificacin presenta el inconveniente de generar una fuerte y constante cantidad de calor, que ha de ser disipada. Esto provoca unrendimientomuy reducido, al perderse una parte importante de la energa que entra en l. Es frecuente en circuitos de audio y en equipos domsticos de gama alta, ya que proporcionan gran calidad de sonido, al ser muy lineal, con poca distorsin.Tiene unacorriente de polarizacinigual a aproximadamente la mitad de lacorriente de salidamxima que pueden entregar. Los amplificadores de clase A a menudo consiste en tres transistores de salida, conectado directamente un terminal a lafuente de alimentaciny el otro a la carga. Cuando no hay seal de entrada la corriente fluye directamente del negativo al positivo de la fuente de alimentacin, consumindose potencia sin resultar til.

2.-) Clase B

Clase B.Los amplificadores de clase B se caracterizan por tener intensidad casi nula a travs de sus transistores cuando no hay seal en la entrada del circuito. sta es la que polariza los transistores para que entren en zona de conduccin, por lo que el consumo es menor que en la clase A, aunque la calidad es algo menor debido a la forma en que se transmite la onda. Se usa en sistemas telefnicos, transmisores de seguridad porttiles, y sistemas de aviso, aunque no en audio.Los amplificadores de clase B tienenetapas de salidacon corriente de polarizacin infinita. Tienen una distorsin notable con seales pequeas, denominada distorsin de cruce por cero, porque sucede en el punto que la seal de salida cruza por su nivel de cero volt a.c. y se debe justamente a la falta de polarizacin, ya que en ausencia de esta, mientras la seal no supere el nivel de umbral de conduccin de los transistores estos no conducen.3.-) Clase CLos amplificadores de clase C son conceptualmente similares a los de clase B en que la etapa de salida ubica su punto de trabajo en un extremo de su recta de carga con corriente de polarizacin cero. Sin embargo, su estado de reposo (sin seal) se sita en la zona de saturacin con alta corriente, o sea el otro extremo de la recta de carga.El amplificador clase C es exclusivo de RF. Utiliza como carga un circuito tanque. La caracterstica principal de este amplificador es que el elemento activo conduce menos de 180, de una seal senoidal aplicada a su entrada. Es decir, que amplifica solo una porcin de la seal. Su otra caracterstica, no menos importante es la de su alto rendimiento en potencia.

C) Superposicin de Ondas SenoidalesLa forma de onda resultante de la superposicin de ondas se obtiene sumando algebraicamente cada una de las ondas senoidales que componen ese movimiento complejo.Si superponemos ondas senoidales de igual frecuencia, aunque con eventuales distintas amplitudes y/o fases, obtendremos otra onda senoidal con la misma frecuencia, pero con distinta amplitud y fase. Eventualmente esas ondas pueden cancelarse, por ejemplo si tuvieran igual amplitud pero una diferencia de fase de 180.De particular inters resulta el caso de superposicin de ondas senoidales de distinta frecuencia y eventual distinta amplitud y fase (por constituir el caso descrito por Fourier para la descomposicin de los movimientos complejos).Si superponemos parciales no armnicos obtendremos una forma de onda no peridica, como la mostrada en la Figura 01.

FIGURA 01: Onda compleja no peridica

La Figura 02 muestra la resultante de superponer el segundo y el tercer armnico de una seria, es decir dos sonidos separados por un intervalo de quinta.

FIGURA 02: Resultante de la superposicin del segundo y tercer armnico

La Figura 03 muestra la resultante de la superposicin del cuarto y quinto armnico de una serie, es decir sonidos separados por un intervalo de tercera mayor.

FIGURA 03: Resultante de la superposicin del cuarto y quinto armnico

La siguiente figura ilustra la resultante de la superposicin de sonidos separados por un intervalo de octava, es decir el primer y segundo armnico de la serie

FIGURA 04: Resultante de la superposicin del primer y segundo armnico

Desarrollo Experimentala) Primero armamos un comparador con las siguientes caractersticas

Al montar el circuito obtuvimos las siguientes seales mostradas en un osciloscopio de cuatro canales, en donde se muestran la onda dientes de sierra y las seales cuadradas. Fig 1.

Imagen que muestra los resultados de las seales en un osciloscopio de cuatro canales. Fig 1

b) En segundo lugar Amplificamos la seal cuadrada con una frecuencia .Obtuvimos la siguiente imagen que muestra la amplificacin de seales, que superponindolas podemos observar la diferencia entre seales, que fueron ajustadas con el triguer. Fig 2.

Amplificacin de las seales cuadradas. Fig 2.

Amplificacin de las seales cuadradas. Fig 2.

c) Finalmente se sum la seal cuadrada y la seal dientes de sierra.Se obtuvieron las siguientes imgenes, donde se muestra que la superposicin de una y otra seal dieron como resultado la seal cuadrada con picos en su parte alta (imagen del lado izquierdo). Fig 4.

Superposicin de la seal cuadrada y la seal dientes de sierra. Fig 4. Intento dos.

Superposicin de la seal cuadrada y la seal dientes de sierra. Fig 3.

Simulacin del Experimento

MaterialesI. Amplificador Operacional TL084.II. Varias Resistencias.III. Generador de Seales.IV. Osciloscopio.V. Protoboard.VI. Alimentador de Energa.VII. Capacitor de .

Fallas Experimentales

En esta ocasin no observamos ninguna falla experimental, esto es debido a que fue una prctica sencilla y se obtuvieron los resultados sin ningn problema.

Conclusiones Individuales Conclusin # 1: En esta prctica pude observar las diferentes formas que toman las ondas que montamos aqu y ms an pude observar la amplificacin de la onda cuadra, adems se puedo ver que debemos de tener cuidado al momento de intentar superponerlas, ya que muchas de las veces la seal que muestra el osciloscopio no es correcta. Conclusin # 2: Con sta sencilla prctica pudimos observar el funcionamiento de un amplificador, cumpliendo el propsito del objetivo. A travs de un anlisis de la hoja de datos de nuestro dispositivo se pudieron armar los circuitos indicados y probar el comparador, amplificador, integrador, etc.

Conclusin # 3:

Conclusin GrupalEsta prctica se observaron las distintas formas que toma una onda al ser amplificada, as pues, se distingui la diferencia que hay entre ser amplificada y superpuesta.

Bibliografas:

https://es.wikipedia.org/wiki/Amplificador_operacional http://www.eumus.edu.uy/docentes/maggiolo/acuapu/sup.html http://www.ifent.org/temas/amplificadores_operacionales.asp http://laplace.us.es/wiki/index.php/Superposici%C3%B3n_de_ondas