Amplicador Inversor y Amplificador no Inversor con OPAMP

Grupo: 7e2BEquipo: 01

S. E. P. D.G.E.S.T.

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE ORIZABA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA

ELÉCTRICA-ELECTRÓNICA

(ÁREA ELECTRÓNICA)

LABORATORIO DE AMPLIFICADORES OPERACIONALES

REPORTE DE PRÁCTICA #2

AMPLIFICADORES CON OPAMP

EQUIPO No.: 01

INTEGRANTES:

Cosme Daniel Muñoz Machorro

Isaac Téllez Jaime

Héctor Reynoso Vallejo

_________________________________________

Vo. Bo. M. C. Fernando Vera Monterrosas


PRÁCTICA NO. 2AMPLIFICADORES CON OPAMP

Objetivo: Que el alumno diseñe y analice el comportamiento del Amplificador Operacional como amplificador inversor, no inversor y seguidor de voltaje, tanto en corriente directa como en corriente alterna. Además que el alumno compruebe el comportamiento de estos circuitos con respecto a la frecuencia.

I. Desarrollo Teórico

I.1. Marco Teórico

Teniendo presente que el amplificador operacional ideal, tiene una ganancia de voltaje infinita, en aplicaciones donde es necesario aumentar la amplitud de las señales usando estos dispositivos no es recomendable usarlo en lazo abierto, es recomendable diseñar un circuito de retroalimentación. De otra forma el amplificador se saturaría fácilmente con pequeños voltajes de entrada. En un amplificador con retroalimentación negativa la ganancia del amplificador está determinada casi por completo por la red de retroalimentación. Debido a que la red de retroalimentación está constituida por elementos pasivos, cuyos valores son precisos, se consigue que amplificador tenga una ganancia exacta, predecible y estable.

.

I.2. Análisis y/o Diseño

Diseño de Amplificador Inversor con Ganancia de 10

AV =−Rf

R¿

Si R¿=47 k Ω entonces:R f=AV R¿

R f=(10 ) (47 k Ω )=470 k ΩRc=R¿=47 k Ω


Diseño de Amplificador Inversor con Ganancia de 100

AV =−Rf

R¿

Si R¿=47 k Ω entonces:R f=AV R¿

R f=(100 ) (47 k Ω )=4.7 M ΩRc=R¿=47 k Ω

Diseño de Amplificador no Inversor con Ganancia de 11

AV =( R f

R2+1)

Si R2=47 k Ω entonces:R f=( Av−1 ) R2

R f=(11−1 ) 47k Ω=470 k ΩR3=R2=47 k Ω


I.3. Prereporte

Amplificador Inversor de Ganancia 10 con Vi = 200mV

Amplificador Inversor de Ganancia 10 con Vi = 1V

Amplificador Inversor de Ganancia 10 con Vi = 2V


Amplificador Inversor de Ganancia 10 con Vi = -500mV

Amplificador Inversor de Ganancia 10 con Vi = -1V

Amplificador Inversor de Ganancia 10 con Vi = -2V


Amplificador Inversor de Ganancia 10 con Vi de CA

Captura del Osciloscopio para Vi = 500mVpp

Captura del Osciloscopio para Vi = 1.5Vpp



Captura del Osciloscopio para Vi = 3Vpp


Ancho de Banda de Amplificador Inversor con Ganancia de 10 y Vi =1Vpp

Resultados TeoricosProducto Ganacia-Ancho de Banda GBW del CI TL081 igual a 4MHzGBW =4 MHz

BW=GBWG

=4 MHz10

BW=400 kHzResultado de Simulacion BW=327.054 kHz

Ancho de Banda de Amplificador Inversor con Ganancia de 100 y Vi =0.1Vpp


Resultados TeoricosProducto Ganacia-Ancho de Banda GBW del CI TL081 igual a 4MHzGBW =4 MHz

BW=GBWG

=4 MHz100

BW=40 kHzResultado de Simulacion BW=33.665 kHz

Amplificador inversor de alta impedancia de entrada

Ganancia mínima AVmin=−0.999


Ganancia máxima AVmax=−101.87

Amplificador no Inversor de Ganancia 11 con Vi = 200mV

Amplificador no Inversor de Ganancia 11 con Vi = 1V

Amplificador no Inversor de Ganancia 11 con Vi = 2V


Amplificador no Inversor de Ganancia 11 con Vi = -500mV

Amplificador no Inversor de Ganancia 11 con Vi = -1V

Amplificador no Inversor de Ganancia 11 con Vi = -2V


Amplificador no Inversor de Ganancia 11 con Vi de CA

Captura del Osciloscopio para Vi = 500mVpp




Captura del Osciloscopio para Vi = 3Vpp

II. Desarrollo Práctico

II.1. Material y equipo a utilizar: C.I. TL081 Resistencias de varios valores Potenciómetro de 1MΩ Fuente de voltaje simétrica Multímetro digital Generador de señales Osciloscopio de doble trazo


II.2. Metodología1. Diseñe el circuito de la figura 2.1 para una ganancia de 10 y conéctelo.

Figura 2.1 Amplificador inversor con resistencia de estabilización

2. Ajuste vi para 0.2V de CD, mida el voltaje vo y anótelo en la tabla 2.1.3. Repita el punto 2 para los distintos valores de vi indicados en la tabla 2.1.

vi (volts)vi

Prácticovo (volts) A v

0.2 0.203 -2.01 -9.9011 1.01 -10.00 -9.9002 2.00 -10.25 (−V sat ) N/A

-0.5 -0.50 5.08 -10.16-1 -1.00 9.96 -9.96-2 -1.99 10.91 (+V sat ) N/A

Tabla 2.1 Voltaje de entrada y salida de CD y ganancia de un amplificador inversor

4. Ajuste vi para 0.2 V pp y f =1kHz. Repita el punto 2 para los valores pico a pico mostrado en la tabla 2.2.

vi (Vpp)vi

Prácticovo (Vpp) Av θ (grados)

0.2 200mV 1.92V 9.6 1800.5 504mV 5.04V 10 1801.5 1.5V 14.6V 9.73 1802.5 2.56V ± V sat N/A 1803 3 ± V sat N/A 180

Tabla 2.2 Voltaje de entrada, salida de CA, ganancia y relación de fase de un amplificador inversor

Capturas del osciloscopio para amplificador inversor de Av=10


V i=200 mV V i=504 mV

V i=1.5 V V i=2.56 V

V i=3.04 V

5. Varíe la frecuencia del generador de funciones con vi=1V pp y determine la máxima frecuencia de operación del circuito.

Análisis para determinar máxima frecuencia de operación del amplificador:Ganancia en frecuencias medias A vL

A vFM=vo

v i= 10V

1.06 V=9.434=19.5 dB

Ganancia teórica en frecuencia de corte A vFC


A vFC=AvFM

√2=9.434

√2=6.67=16.5 dB

Voltaje de salida vo en la frecuencia de cortevo=A vFC v i=(1.06 V ) (6.67 )=7.07 V

Frecuencia de corte del amplificador inversor con Av=10: 291.1kHZ

Respuesta del Amplificador Inversor a baja frecuencia

Respuesta del Amplificador Inversor en frecuencia de corte

6. Diseñe un amplificador de ganancia 100 y encuentre la frecuencia máxima de operación. Use vi=0.1V pp.

Amplificador Inversor con Av=100

Análisis para determinar máxima frecuencia de operación del amplificador:Ganancia en frecuencias medias A vL

AvFM=vo

v i= 9.68 V

104 mV=93.077=39.377 dB

Ganancia teórica en frecuencia de corte A vFC

AvFC=AvFM

√2=93.077

√2=65.815=36.77 dB

Voltaje de salida vo en la frecuencia de cortevo=A vFC v i=(65.815 ) (104 mV )=6.84 V

Frecuencia de corte del amplificador inversor con Av=100: 39.18kHZ


Respuesta del Amplificador Inversor a baja frecuencia

Respuesta del Amplificador Inversor en frecuencia de corte

7. Conecte el circuito de la figura 2.2. Ajuste vi a 0.1V de CD. Varíe P y verifique los valores Av máximo y mínimo. Anótelos en la tabla 2.3.

Figura 2.2 Amplificador inversor alta impedancia de entradaR1=R2=1 M Ω, R3=470 k Ω, R4=10k Ω, P=1 M Ω

Medidas de voltaje para el amplificador inversor

Voltaje de entrada98mV

Voltaje mínimo-100.8mV

Voltaje máximo-10.17V


Av

Máx. Mín.-1.028 103.77

Tabla 2.3 Ganancias máxima y mínima del amplificador inversor de alta impedancia de

entrada

8. Diseñe el circuito de la figura 2.3 para una ganancia de 11.

Figura 2.3 Circuito básico del amplificador no inversor

9. Ajuste vi para 0.2V de CD, mida el voltaje vo y anótelo en la tabla 2.4. 10. Repita el punto 9 para los distintos valores de vi indicados en la tabla 2.4.

vi (volts)vi

Prácticovo (volts) A v

0.2 0.199 2.15 10.801 1.00 10.85 10.852 2.01 11 (+V sat ) N/A

-0.5 -0.5 -5.5 11-1 -1 -10.3 (−V sat ) N/A-2 -2.00 -10.3 (−V sat ) N/A

Tabla 2.4 Voltaje de entrada y salida de CD y ganancia de un amplificador no inversor

11. Ajuste vi para 0.2 V pp y f =1kHz. Repita el punto 4 para los voltajes pico a pico mostrado en la Tabla a 2.5.

vi (Vpp)vi

Prácticovo (Vpp) Av θ (grados)

0.2 0.204 2.22 10.78 00.5 0.496 5.40 10.88 01.5 1.52 16.4 10.78 02.5 2.48 22V(± V sat ) NA 0


3 3.2 22.2V(± V sat ) NA 0

Tabla 2.5 Voltaje de entrada, salida de CA, ganancia y relación de fase de un amplificador no inversor

Capturas del osciloscopio para amplificador no inversor de Av=11

V i=204 mV V i=496mV

V i=1.52 V V i=2.48 V

V i=3.2 V

III. Cuestionario 1. ¿Qué efectos produce la resistencia de retroalimentación en un OP-AMP?2. ¿Qué se entiende por tierra virtual?3. ¿Cuál es la impedancia de un amplificador no inversor? ¿Y la de salida?4. Investigue como se obtiene el ancho de banda de los amplificadores inversor y no

inversor.


5. Diseñe un amplificador de ganancia 100 con inversores, sabiendo que el ancho de banda previsto será de 100kHz. (Nota: Conviene dividir la Av total del circuito entre dos etapas).

IV. Conclusiones y recomendaciones.

V. Bibliografía y software Multisim 12 Franco, Serio, Diseño con amplificadores operacionales y circuitos integrados

analógicos, Mc Graw Hill, 3ra edición. Pertence, Antonio, Amplificadores operacionales y filtros activos, Mc Graw Hill. Coughlin, Robert, Amplificadores operacionales y circuitos integrados lineales,

Pretince Hall, 4ta edición.

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