Prac 1.Amp.Oper
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Benemérita Universidad
Autónoma de PueblaFACULTAD DE CIENCIAS DE LA
ELECTRÓNICA
Carrera:Licenciatura Ingeniería Mecatrónica.
PRACTICA 1
Asignatura: IN!"UM#N!ACI$N %# I!#MA M#CA!"&NIC&Profesora: !#"#I!A %# '#U P#"#( AL)A%&
AUTORES:PAULINA ESTEPHANIA DIAZ ROLDAN
LUIS DAVID FLORES SANCHEZ
LUI *#"NAN%& "UI( )A"CIA'A((I#L A)UI""# P#"#(
II%"& PAL# C&"%&+AI+AN CA,#%& *A"*AN
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24 de Agosto de 2015
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Instrumentación de Sistemas Mecatronicos
OBJETIVOS
El objetivo de esta practica es implementar e instrumentar las diferentes
configuraciones basicas de el amplificador operacional, las cuales son,seguidor, seguidor variable, aimplificador inversor, amplificador no inversor
sumador y restador.
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Instrumentación de Sistemas Mecatronicos
INTRODUCCIÓN
En el siguiente texto veremos algunas formas de trabajar con amplificadores
operacionales (Opam) con los cuales podemos trabajar señales de forma
analógica, los podemos configurar de diferentes maneras para obtener la
señal deseada en la salida, algunas de sus formas son: restador, sumador,
seguidor, seguidor variable, inversor y no inversor.
os casos ya mencionados no son los !nicos con los "ue contamos, pero
en nuestro trabajo #aremos $nfasis en los % "ue se mencionan.
&nali'aremos su funcionamiento de forma analtica para poder verificar en
la simulación del circuito en alg!n softare y despu$s poder trabajar demanera fsica con nuestros componentes electrónicos y poder apreciar el
funcionamiento y aprender a trabajar con ellos aprendiendo su pros y sus
contras as como la forma menos adecuada de trabajarlos.
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MARCO TEÓRICO
El amplificador operacional se caracteri'a por tener cuatro etapas
principales "ue son:
*os entradas desfasadas +- (&mplificador diferencial con fuente de
corriente constante)
/na etapa amplificadora de alta ganancia. 0eneralmente otro amplificador
diferencial.
/n circuito despla'ado de nivel tal como el amplificador.
/na etapa amplificadora de pe"ueña potencia en configuración pus#1pull o
simetra complementaria.
En la siguiente imagen podemos observar la representación de un
operacional, la cual contiene una entrada inversora (1) y una entrada no
inversora (2), por otro lado encontramos la salida (out).
*e los amplificadores operacionales encontramos los siguientes:
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&mplificador operacional inversor.
3e llama as este montaje por"ue la señal de salida
es inversa de la de entrada, en polaridad, aun"ue
pude ser mayor, igual o menor, dependiendo esto de
la ganancia "ue le demos al amplificador en la'ocerrado.
&mplificador operacional no inversor.
Este circuito es muy parecido al inversor, la
diferencia es "ue la señal se introduce por el
terminal no inversor, lo cual va a significar "ue la
señal de salida estar4 en fase con la señal de
entrada y amplificada.
&mplificador operacional sumador.
El amplificador sumador es un dispositivo vers4til,
!til para combinar señales. 3e pueden añadir
directamente las señales, o bien
cambiar la escala para "ue se
adapten a una predeterminadaregla de combinación.
En un me'clador de audio, se
suman varias señales con
ganancias iguales.
/n amplificador sumador con resistencias desiguales en las entradas, da
una suma ponderada. Esto se puede utili'ar para convertir un n!mero
binario a un voltaje, como en el convertidor digital a analógico.
/n amplificador sumador se puede usar para aplicar un voltaje depolari'ación *5 junto con una señal &5. Esto se #ace en un circuito de
modulación E* para mantener el E* en su rango operativo lineal.
a salida de este amplificador es proporcional a la suma de las señales de
entrada. *ado "ue 61 7- por ser igual a 62 "ue s es igual a cero, las
intensidades "ue circulan por cada rama son independientes de las dem4s y
no se produce redistribución de intensidad alguna. 5on ello la intensidad
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total "ue atraviesa 89 ser4 la suma de las intensidades de cada una de las
ramas de entrada.
&mplificador operacional restador
3e trata de una configuración con dos
entradas, en la "ue se amplifica la
diferencia de potencial entre ambas.
ara obtener las expresiones
correspondientes a esta configuración
tendremos en cuenta "ue su
comportamiento es en todo momento
lineal. or ello, aplicaremos el teorema
de superposición.
En el amplificador operacional en modo 3eguidor de ;ensión, la tensión de
la señal de entrada, 6in, es igual a la tensión de salida, 6out, es decir, la
señal de salida sigue a la de entrada, de a# su nombre.
Estos circuitos tratan de aprovec#ar las caractersticas de alta
impedancia de entrada y baja de salida de los
amplificadores operacionales. 3e utili'a como
buffer, para eliminar efectos de carga, pero suuso m4s corriente es el de adaptador de
impedancias de diferentes etapas (conectar un
dispositivo de gran impedancia a otro con baja
impedancia o viceversa).
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PRACTICA
MATERIALES9 ?+
@uente de poder
Osciloscopio
8esistencias
=ultmetro
5aimanes
5able
AMPLIFICADOR RESTADOR
a función de esta combinación de resistencias sobre el Opam >?+ es la de
recibir dos voltajes en este caso, restar uno del otro y al obtener el
resultado se multiplica por la ganancia "ue nos dan las resistencias 8f y la
8i con lo cual obtenemos nuestra amplificación.
En la simulación se aprecian los voltajes resultantes y con podemosobservar son aproximados a los c4lculos reali'ados y a la pr4ctica de
manera tangible.
& continuación tenemos los c4lculos de manera analtica:
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6out7 (8fA8i)(6+1v9)
6out7 (+-B A 9.9B) (?.1C.C)v7 D.v
627 6+(8fA(8f28i)
627?.v (+-BA (+-B29.9B))7 C.
5on esto concluimos "ue la operación se reali'ó de manera correcta y no
#ay problema con lo "ue se refiere a trabajar con Opam.
ara el amplificador sumador usamos el siguiente modelo donde como
vemos por su funcion de transferencia en realidad es un sumador
amplificador inversor.
ara los valores de la resistencias tomamos
87+B
8f7+B
r lo tanto nuestra amplificacion es de +
as señales "ue fueron sumados fueron una fuente lineal de el laboratorio y
la alimentación "ue otorga el arduino, por lo tanto decimos "ue
6+7C.C%6
697%.-6
El operador operacional "ue escogimos fue el el 6>?+ el cual alimentamos
con F.9v por lo cual nuestra salida de el sistema v- no fue la esperada,
pues la suma de v92v+ de acuerdo a la formula nos tendria "ue dar v-7.?C
lo cual excede el voltaje con el "ue alimentamos la compuerta y por lo tanto
de manera experimental obtuvimos un voltaje de salida v-7%.?C
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ara desarrollar el seguidor con resistencia variable, por ende #icimos lo
mismo, solo cambiamos la parte de la retroalimentación, agregando un
potenciómetro y una resistencia de 99- o#ms, la resistencia para evitar un
corto y dañar la polaridad de nuestro opam.
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AMPLIFICADOR INVERSOR
0anancia total del circuito:
vo
v1=
− R2
R1 =1
3uponiendo lo siguiente: R2=1kΩ
odremos encontrar el valor de R 1 sustituyendo el valor asignado a R 2 .
R1=
R2
1=1kΩ
1=1kΩ
ara obtener de ganancia +- el valor de R1 y R2 es + BG y + BG
respectivamente.
3imulación
AMPLIFICADOR NO INVERSOR
3abemos "ue
vo=
vi
R1
( R2+1)
H la ganancia en el amplificador operacional no inversor se obtiene de
la siguiente forma
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vo
vi=
R2
R1+1
a cual debe ser igual a +:
R2
R1+1=6.68→ R
2
R1=5.68
3upongamos "ue R 2 = 1kΩ
3ustituyendo el valor de R 2 establecido anteriormente, de $sta forma
despejaremos el valor de R 1, observemos:
R1=
1kΩ
1=1kΩ
ara obtener una ganancia de +- el valor de 8+ y 89 es + BG y + BG
respectivamente.
3imulación.
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CONCLUSIÓN
El uso de los amplificadores operacionales en sus distintas configuraciones
como el inversor, no inversor, sumador, restador, seguidor, es vital para el
control de un sistema b4sico electrónicoI ya "ue dependiendo de la
configuración, nos da una salida diferente. or ello es "ue como estudiantes
de ingeniera debemos aprender a conocer como pedirle o configurar un
&mplificador Operacional "ue cumpla con cierta demanda "ue nosotros
re"uiramos del mismo.
Jue un amplificador operacional es un dispositivo lineal de propósito
general el cual tiene capacidad de manejo de señales normales o definidas
por fabricantes y usuarios "ue lo configuran. Jue pueden ser manejadas
por configuraciones b4sicas de un amplificador operacional y manipulado
mediante fórmulas lógicas para tener un mejor aprovec#amiento de su
capacidad.
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BIBLIOGRAFIA
Análisis de circuitos en ingeniera ! "illian #$ #a%t& 'r ! 'ac( )$ *emmerl% !
Ste+en M$ ,ur-in
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ANEXOS
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