Laboratorio Circuitos Lineales con Amplificador Operacional

Transcripción

1 Laboratorio Circuitos Lineales con Amplificador Operacional Objetivos Construir con un operacional, un amplificador de alterna, uno diferencial y una fuente de corriente. Observar el funcionamiento de diferentes circuitos lineales. Textos de Referencia Principios de Electrónica, Capítulo 0. Malvino, ta ed. Dispositivos Electrónicos, Capítulos y. T. Floyd, ra ed. Listado de Componentes Cantidad Componentes LM (8 patas mini-dip) Resistencia de 00 Ω - /W Resistencia de 0 Ω - /W Resistencias de kω - /W Resistencias de, kω - /W Resistencias de 0 kω - /W Resistencia de kω - /W Capacitor de poliéster (o cerámico) de 0, μf/0v Capacitor electrolíticos de μf/0v Un transistor PNP BC LED Listado de Instrumental Kit de experimentación EXPUN Osciloscopio Generador de señales Multímetro digital Preset multivueltas de 0 kω. Amplificador no inversor de alterna.. Armar el circuito de la Figura... Calcular la ganancia del amplificador a frecuencias medias A V. Anotar este valor en la Tabla... Calcular las tres frecuencias de corte inferiores f C, f C y f C... Cuál de ellas es la frecuencia de corte inferior dominante f Cinf? Anotar el valor en la Tabla... Calcular la frecuencia de corte superior f (CL). Anotar este valor en la Tabla... Medir la ganancia del amplificador a frecuencias medias ( khz). Anotar dicho valor en la Tabla y calcular el error porcentual. Practica Nº Circuitos Lineales con Amplificador Operacional V0/08

2 .. Usando el generador de señales y el osciloscopio, medir las frecuencias de corte inferior (la que es dominante) y superior. Anotar los valores en la Tabla y calcular el error porcentual. Vent C R R C Vsal RL 0kohm R kohm C - Figura.8. Dibujar el diagrama de Bode de la respuesta en frecuencia del amplificador..9. Medir la máxima tensión senoidal de salida pico a pico, que se puede tener sin distorsión a khz..0. Armar el circuito de la Figura. Vent C R.kohm R.kohm R C Vsal RL 0kohm R kohm C Figura.. El circuito anterior es similar al de la Figura, aunque se ha alimentado el operacional con una sola fuente. Notar que se ha invertido la polaridad de C. Por qué se realizó este último cambio?.. Observar en el osciloscopio las señales de entrada y salida. Medir la máxima tensión de salida pico a pico que se puede tener sin distorsión a khz... Por qué hay una diferencia entre este último valor y el medido en el punto.9? Practica Nº Circuitos Lineales con Amplificador Operacional V0/08

3 . Amplificador diferencial.. Armar el circuito de la Figura V+ R R 0kohm 0 Kohm Vsal V- R R 0kohm - Figura.. Con las dos entradas a tierra, corregir el offset de salida... Cuál es el valor esperado de la ganancia diferencial?.. Medir la ganancia diferencial usando un generador de señales... Medir la ganancia en modo común... Cuál sería entonces el valor de la relación de rechazo al modo común?.. Sin desarmar el circuito de la Figura, armar el de la Figura. R.kohm R.kohm V- V+ Kohm R.kohm Figura.8. Usar el circuito anterior, para introducir una señal diferencial continua en la entrada del amplificador de la figura..9. Fijar el valor del potenciómetro para que la entrada diferencial tome los valores previstos en la Tabla. Para cada uno de ellos, medir con el multímetro la tensión de salida..0. Calcular el valor de la tensión de salida esperada y el error porcentual, para cada una de las entradas previstas en la Tabla.. Fuente de corriente.. Armar el circuito de la Figura. Practica Nº Circuitos Lineales con Amplificador Operacional V0/08

4 R 0kohm R 0ohm R kohm Carga BC Figura.. Calcular el valor de corriente I que debería proporcionar la fuente anterior. Anotar el resultado en la Tabla.. Cuál sería entonces el valor de la máxima resistencia de carga R Lma, que no afectaría el valor de corriente establecido? Anotar el resultado en la Tabla... Usando el multímetro como única carga, medir el valor de corriente I. Anotar el resultado en la Tabla y calcular el error porcentual... Usando como carga un potenciómetro de kω en serie con el multímetro, determinar cuál es el valor de R Lma... Finalmente, observar como la fuente es capaz de encender el LED, cuando este último es colocado como la única carga.. Circuito desfasador (opcional).. Armar el circuito de la Figura. R 00ohm C 0. Vsal R R - Figura.. Calcular la frecuencia de corte del circuito de la Figura. Anotar dicho resultado en la Tabla. f C = πrc Practica Nº Circuitos Lineales con Amplificador Operacional V0/08

5 .. A continuación medir la frecuencia de corte (ayuda: observe en el osciloscopio las señales de entrada y salida en el modo X/Y). Anotar dicho resultado en la Tabla y calcular el error porcentual... Para las frecuencias previstas en la Tabla, calcule el ángulo de fase usando la siguiente fórmula: φ = arctan.. Medir el ángulo de fase para estas mismas frecuencias. Anotar dicho resultado en la Tabla y calcular el error porcentual... En el circuito de la Figura intercambie las posiciones de R y C. Luego de comparar la señal de entrada con la de salida, qué cambio observa? Justifique. f f C Practica Nº Circuitos Lineales con Amplificador Operacional V0/08

6 Simulación Circuitos Lineales con AO. Amplificador no-inversor de alterna. Cargar el circuito que se encuentra en el archivo noinversor.msm XSC A B G T XBP in out XFG C U C R R RL 0kohm kohm R C V V.. Cuánto vale la ganancia de tensión a frecuencias medias?.. Usando el Bode Plotter, medir las frecuencias de corte inferior f Cinf y superior f (CL)... Reemplazar la resistencia de realimentación de kω por una de kω. Cuáles de las cantidades medidas en los dos puntos anteriores han cambiado? Explicar... Luego de restituir la resistencia de kω, reemplazar el capacitor de acoplo de entrada por uno de 0 μf. Qué cambios observa en la respuesta en frecuencia? Explicar... Cargar el circuito que se encuentra en el archivo noinversor.msm XSC A B G T XBP in out V XFG C R.kohm R.kohm R R kohm U C RL 0kohm C.. Al alimentar el amplificador con una fuente, ha cambiado su comportamiento con la frecuencia? Explicar..8. Cuál es el mayor cambio observado? Ayuda: medir la máxima tensión de salida pico a pico.. Amplificador Diferencial.. Cargar el amplificador diferencial que se encuentra en el archivo difamp.msm Simulación Nº Circuitos Lineales con AO V0/08

7 XSC A B G T XFG kohm R = 00 kohm.. Cómo está aplicada la señal de entrada?.. Observar en el osciloscopio la señal de salida superpuesta a la señal de entrada... Variar la resistencia R hasta obtener la menor ganancia posible. Qué valor de resistencia cumple este objetivo? Justificar... Aplicar la misma señal de entrada pero en forma diferencial (aplíquela en la entrada noinversora con la inversora a tierra). Medir la ganancia diferencial... Se modifica la ganancia diferencial si se varía levemente el valor de R? Por qué?.. Cuál es entonces la función de la resistencia R?. Fuente de Corriente.. Cargar el circuito que se encuentra en el archivo fuentecorr.msm V R 0kohm R 0ohm R kohm U + - Q BCAP 0.0 A.. Medir la corriente por la carga... Cuánto vale la tensión colector-emisor cuando la carga es un cortocircuito?.. Colocar de carga un potenciómetro de kω... Cuánto vale la máxima resistencia de carga que no afecta el valor de corriente establecido?.. Por qué la resistencia de carga no puede ser mayor que este valor? Explicar... Manteniendo el mismo valor de corriente, realice algunas modificaciones en el circuito para que la resistencia de carga máxima pueda ser de al menos kω. Simulación Nº Circuitos Lineales con AO V0/08

8 Ejercicios de Laboratorio. Amplificador no inversor de alterna Resultados Amplificador Operacional.. f C : f C : f C : Medida Valor calculado Valor Medido Error % f Cinf A V f (CL).8. Tabla.9. V PPmax :.... V PPmax :... Amplificador Diferencial Calculado Medido A V Resultados Nº Circuitos Lineales con AO V0/08

9 .. A CM =.. RRMC = V ent (volt) V sal Calculada V sal Medida Error % 0, 0, 0,8 Tabla. Fuente de corriente Medida Valor Medido Valor Esperado Error % I R Lmax. Circuito desfasador (opcional) Tabla Medida Valor Medido Valor Esperado Error % f C Φ ( KHz) Φ (0 KHz) Φ (00 KHz).. Tabla Resultados Nº Circuitos Lineales con AO V0/08

10 Resultados Circuitos Lineales con AO Ejercicios de Simulación. Amplificador no-inversor de alterna A V f Cinf f (CL) Amplificador Diferencial A v =..... Fuente de Corriente I V CE R Lmax.. Resultados Nº Circuitos Lineales con AO V0/08