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UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA. ESCUELA DE INGENERIA ELECTRICA. ANALISIS ELECTRICO I, Ciclo I 2011.

EXPERIMENTO: AMPLIFICADOR OPERACIONAL EN DC y AC . Objetivos:

a) Investigar y Analizar los diferentes tipos de circuitos integrados de Amplificadores Operacionales, sus caractersticas fsicas, elctricas y sus aplicaciones.

b) Simular y Construir experimentalmente al menos dos configuraciones bsicas con

Amp-Op. Trabajo Preliminar:

a) Investigar en los manuales de los fabricantes las caractersticas del Amp-Op. LM-741: Fsicas: dimensiones, tipos de encapsulado, pin-out, etc. Elctricas: curvas tpicas, potencia, impedancias, polarizacin, etc.

b) Analizar tericamente los circuitos contenidos en esta gua.

c) Simular en Spice los circuitos contenidos en esta gua. d) Si tiene dudas sobre el manejo adecuado del generador de seales y/o el osciloscopio

acrquese previamente a los laboratorios a solicitar las consultas respectivas!!! Elementos y equipo requeridos:

1 Amplificador Operacional LM-741. 1 Resistencia de w de 5 k. 1 Resistencia de w de 10 k. 1 Resistencia de w de 25 k. 2 Resistencias de w de 50 k. 1 Resistencia de w de 75 k. 1 Resistencia de w de 100 k. 1 Voltmetro DC/AC. 1 ProtoBoard con fuente bipolar simtrica 15 V DC. 1 Fuente DC regulable 0 ~ 15 V DC 1 Generador de seales senoidades. 1 Osciloscopio.

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Parte 1: El Amp-Op. Seguidor de Voltaje en DC: Precauciones: Antes de energizar los circuitos a implementar verifique que las conexiones sean las

correctas, con el fin de evitar daos a su persona, a los dispositivos y equipos utilizados. Si tiene alguna duda, favor consulte !!!.

Recuerde, ud. es el nico responsable de cualquier incidente!!! a) Construya el siguiente circuito: b) Vare gradualmente la fuente Vs de DC, desde valores pequeos a mayores de acuerdo a lo

requerido en la tabla 1.

Registre en la tabla 1 los Parmetros de Vs (voltaje en la fuente), Is (corriente en la fuente), Vo (voltaje de salida) e Io (corriente en la carga de 5 k).

Vcc = 12 [V DC] (polarizacin simtrica del LM-741) :: DC: corriente directa

Vs [VDC] -10.0 V -5.0 V 0.0 V +5.0 V +10.0 V

Is [mADC]

Vo [VDC]

Io [mADC]

Tabla 1. Resultados experimentales del Amp-Op. Seguidor de Voltaje.

5 k

+ Is

Io

+ Vcc

- Vcc

Vo

Vs [V DC]

2

3

7

4

6 -

3

Parte 2: El Amp-Op. Inversor de Tensin en AC: a) Aplique previamente el cdigo de colores para determinar los valores de las resistencias de

las cuales dispone y regstrelos para posterior anlisis. b) Mida con el 0hmetro los valores de cada resistencia y regstrelos para posterior anlisis. c) Construya el siguiente circuito:

Precauciones: Para intercambiar la resistencia R2, debe apagar todas las fuentes de energa, cuando

haya completado los cambios necesarios, vuelva a energizar y registre los parmetros requeridos en la tabla 2.

Si tiene dudas, favor consulte!!!. Recuerde, ud. es el nico responsable directo y solidario de cualquier incidente!!!

d) Fije en el generador de seales, la excitacin de entrada (Vs) para una onda senoidal (AC)

con las siguientes caractersticas: Magnitud : 5 voltios pico o valor mximo, medido en la cuadrcula del osciloscopio, 3.5356 V rms, medidos con el voltmetro en la escala AC. Frecuencia: 1 kHz = 1 mS (perodo medido en la escala de tiempo del osciloscopio). Verifique en un canal del osciloscopio, que su excitacin corresponde a una seal senoidal con las caractersticas antes descritas, o sea: Vs(t) = 5 sen (2000 t) [V].

e) Seleccione la resistencia R2 con valores segn se requiere en la tabla 2 paso a paso. f) Observe y Registre la salida Vo en el otro canal del osciloscopio para cada valor de R2

Por supuesto en pasos separados y observando simultneamente las dos seales (entrada y salida) en ambos canales del osciloscopio !. Recuerde que la referencia de cada canal del osciloscopio debe estar conectada a Gnd!

- Vcc

+ Vcc

5 k

Vs [V AC]

-

+

-

+

Vo

R2

50 k

2

4 3

7

6

4

Debe plotear en su reporte sus seales observadas !!! g) Mida y Registre la salida Vo con el voltmetro (escala AC) para cada caso y tabule sus

lecturas en la tabla 2.

Vs(t) = 5 sen (2000 t) [V AC] :: AC: corriente alterna

Vcc = 12 [V DC] (polarizacin simtrica en el LM-741)

R2 10 k 25 k 50 k 75 k 100 k Vopico (osciloscopio)

Vo (voltmetro AC)

Tabla 2. Resultados experimentales del Amp-Op. Inversor de Tensin.

h) Ajuste en el generador de seales, la excitacin de entrada (Vs) para una seal senoidal (AC) con un valor pico menor o igual a Vp = 15 V 10.606 V rms medidos con el voltmetro en la escala V AC Mida las seales de entrada Vs y salida Vo en el osciloscopio, Que observa ???. Analice y Explique posteriormente en su reporte!!!

Trabajo Posterior (en casa): Parte 1: El Amp-Op. Seguidor de voltaje: 1) Que es un Buffer?, Conceptos?, Aplicaciones??? 2) Cul es el Equivalente Thevenin que ve la fuente Vs???; el Eq. Thevenin que ve la carga??? 3) Calcule la ganancia de voltaje para cada caso: En forma Terica, Simulada y Experimental. 4) Calcule la potencia suministrada por la fuente para cada caso. 5) Calcule la potencia absorbida por la carga (resistencia de 5 k) para cada caso. 6) Identifique los lazos de realimentacin del Seguidor de Tensin, de que tipo son??? 7) En teora la potencia suministrada por la fuente Vs debera ser la misma potencia absorbida

por la carga de 5 k !!! Qu esta sucediendo???, Porqu??? Explique

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Parte 2: El Amp-Op. Inversor de Tensin 1) Analice los datos obtenidos de las resistencias R segn el cdigo de colores y los obtenidos

por las mediciones del ohmetro. Son iguales??, difieren??, porque??. Cuales valores utilizara en su respectiva simulacin y anlisis terico??? Porque?? Explique

2) Calcule la ganancia de voltaje para cada caso: en forma Terica, Simulada y Experimental. 3) Cul es el Equivalente Thevenin que ve la fuente Vs??? 4) Cul es el Equivalente Thevenin que ve la carga (resistencia de 5 k)??? 5) Identifique los lazos de realimentacin del presente experimento, de que tipo son??? 6) Cuales son los conceptos asociados a un atenuador?, Aplicaciones??? 7) Cuales son los conceptos asociados a un amplificador?, Aplicaciones??? 8) Que es un Amp- Op Inversor de fase??? 9) Que resultados esperara si al Amp-Op. Se polariza con +Vcc = 24 V y Vcc = 0 V ??? Reporte formal (1 semana despus de realizado el experimento) deber incluir como mnimo: 1) Introduccin propia. (1 pg.) 2) Marco Terico propio. (1 pg.) 3) Procedimientos. 4) Lo solicitado en la presente gua para cada caso:

Anlisis Teorico, Anlisis Simulado: Cdigo fuente y grficas respectivas Resultados Experimentales.

5) Compare las ganancias de los Clculos Tericos, de las Simulaciones y de los Datos

experimentales obtenidos para cada caso. 6) Investigue otros usos y aplicaciones de los Amp-Op. 7) Sus conclusiones y recomendaciones para cada caso 8) Bibliografa.