PRACTICA N 1 AMPLIFICACIÓN Y COMPARACIÓN DE SEÑALES CON AMPLIFICADOR OPERACIONAL El objetivo de esta práctica es el de familiarizarse con algunas de las configuraciones básicas del amplificador operacional, específicamente su uso como amplificador y como comparador de señales. Para este propósito se montarán 3 circuitos básicos. Lea con detenimiento esta guía antes del día del laboratorio. En la primera parte encontrará una breve explicación de los circuitos a montar en esta práctica junto con las actividades que se desarrollarán. Más adelante encontrará un formato de informe que debe imprimir para llevar al laboratorio y en el cual debe registrar los diferentes cálculos y mediciones. Tenga en cuenta que el necesario hacer los cálculos teóricos en trabajo independiente y llevarlos listos para el día de realización de la práctica de laboratorio. También es necesario, por cuestiones de tiempo, llevar los circuitos montados al laboratorio. CONFIGURACIONES BÁSICAS 1. Amplificador no inversor: En esta configuración, mostrada en la figura siguiente, la salida del amplificador será igual a la entrada multiplicada por una ganancia positiva; es decir el voltaje se multiplica por un valor que depende de las resistencias conectadas y su signo se conserva. Junto a la figura se muestra la ecuación que define la relación entre entrada y salida. Figura 1. Amplificador no Inversor Para el circuito anterior, calcule las resistencias para obtener una ganancia de 2. Monte el circuito de la figura con los valores de resistencia calculados y polarice el integrado con un voltaje de +1 (sencillo, no dual). En la entrada Vi, aplique los voltajes que se indican en la siguiente tabla y mida y calcule el voltaje para cada uno de ellos. Calcule el porcentaje de error teórico-práctico, completando la siguiente tabla.
Vi Vo calculado Vo medido % de error 3V 5V 10V Tabla 1. Mediciones para el circuito amplificador no inversor. 2. Comparador: Para este circuito se tienen dos entradas de voltaje (v1 y v2). En la salida tendremos el siguiente comportamiento: Cuando v1>v2 en la salida tendremos un voltaje alto. Cuando v2>v1 en la salida tendremos un voltaje bajo. Los valores de voltaje alto y bajo dependen del voltaje de polarización. Figura 2. Comparador de voltajes. Monte el circuito de la figura anterior. Utilice una polarización sencilla (12 voltios y tierra). Aplique al circuito los valores de V1 y V2 indicados en la siguiente tabla y mida y calcule el voltaje a la salida. Calcule el porcentaje de error teórico-práctico, completando la siguiente tabla. V1 V2 Vout calculado Vout medido % de error 3V 100mV 200mV 4. 4V Tabla 2. Mediciones del circuito comparador
3. Sumador: Para esta configuración, mostrada en la siguiente figura, la salida depende de la suma de las entradas, cada una con una determinada ganancia. Junto a la figura se muestra la ecuación que define la relación entre entrada y salida. Calcule las resistencias para que a salida sea Vout= 1+2. En las entradas V1 y V2, aplique los valores de voltaje indicados en la siguiente tabla y mida y calcule el voltaje en la salida para cada caso. Calcule el porcentaje de error teórico-práctico, completando la siguiente tabla. V1 V2 Vout calculado Vout medido % de error 0.5V 5V 4V Tabla 3. Mediciones del circuito sumador Recomendaciones: Recuerde usar valores comerciales para las resistencias Consulte las hojas de datos de cada uno de los dispositivos y no olvide tener a la mano la configuración en pines para poder hacer el montaje. Para el montaje elija un amplificador operacional de propósito general (hay varias referencias que sirven). Elija uno y consulte su hoja de datos para conocer su configuración en pines. Recuerde que algunos amplificadores necesitan polarización positiva y negativa (dual) y otros sólo positiva. Tenga en cuenta esto al elegir la referencia (en este laboratorio usaremos sólo polarización negativa). Una buena opción es el lm324, pero puede usar cualquier otro. Para saber qué tipo de polarización debe usar, consulte la hoja de datos (o datasheet) de la referencia que elija. Por último, recuerde que el objetivo de esta parte de la práctica es conocer unas de las principales aplicaciones del amplificador operacional: amplificación, suma y comparación de voltaje. Si tiene dudas sobre este tema, consulte el tema o pregunte al profesor. LEA DETENIDAMENTE LA GUÍA DEL LABORATORIO. Y asegúrese de entender lo que se pide en cada parte del circuito. Es requisito fundamental para la práctica llevar montados los circuitos al laboratorio.
Informe: Para la presentación del informe utilice el formato que se encuentra a continuación. Imprímalo y léalo detenidamente. Los cálculos teóricos deben hacerse con anterioridad a la práctica, por lo cual deben llevarse listos para el día de la realización del laboratorio.
FORMATO DE INFORME PRACTICA N 1 AMPLIFICACIÓN Y COMPARACIÓN DE SEÑALES CON AMPLIFICADOR OPERACIONAL Para la práctica 1 imprima el siguiente formato, el cual completará y entregará al finalizar la práctica. Los cálculos teóricos deben realizarse con anterioridad a la práctica. Por lo tanto los puntos 1.1, 2.1 y 3.1 y los valores teóricos de las tablas de los puntos 1.2, 2.2 y 3.2 deben completarse ANTES de la clase. Recuerde que los circuitos deben llevarse montados al laboratorio, esto con la finalidad de que el tiempo de la clase sea suficiente para la realización de la práctica. Por este motivo es requisito fundamental para la presentación de la práctica llevar los circuitos montados 1. Amplificador no inversor: Figura 2. Amplificador no Inversor 1.1 Calcule R1 y R2 para una ganancia igual a 2 (ponga el procedimiento): 1.2 Medición de Vo y % de error: Complete la siguiente tabla: Vi Vo calculado Vo medido % de error 3V 5V 10V Tabla 2. Mediciones para el circuito amplificador no inversor.
1.3 Conteste la siguiente pregunta: Es lineal el comportamiento del amplificador operacional? Explique 2. Comparador: 2.1 Calcule Vo para los siguientes casos Figura 3. Comparador de voltajes. V1= 2v y V2= V1= 2v y V2= 3V V1= 100mv y V2= 200mV V1= 4.1v y V2= 4V
2.2 Medición y porcentaje de error Complete la siguiente tabla. V1 V2 Vout calculado Vout medido % de error 3V 100mV 200mV 4. 4V Tabla 3. Mediciones del circuito comparador 2.3 Conteste la siguiente pregunta: Es lineal el comportamiento del amplificador operacional? Explique 3. Sumador: 3.1 Calcule las resistencias para que a salida sea Vout= 1+2 (ponga el procedimiento):
3.2 Complete la siguiente tabla V1 V2 Vout calculado Vout medido % de error 0.5V 5V 4V Tabla 3. Mediciones del circuito sumador 3.3 Conteste las siguientes preguntas: Es lineal el comportamiento del amplificador operacional en esta configuración? Explique 4. En el siguiente espacio el profesor verificará el cumplimiento del trabajo previo al laboratorio. Asegúrese de que el profesor pasa por su puesto de trabajo al inicio de la práctica para dar estos vistos buenos, que hacen parte de la nota. Casillas de verificación Se realizaron de forma previa los cálculos Se llevaron los circuitos montados al laboratorio