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manual del laboratorio de electronica 2
Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones
1 / 37
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¡No te pierdas las partes importantes!
Laboratorio de Electrónica Analógica II
Coordinación de Ingeniería Electrónica versión 201 9
Laboratorio de Electrónica Analógica II
Coordinación de Ingeniería Electrónica versión 201 9
Propósito
Este manual de prácticas propone demostrar la importancia de los
amplificadores operacionales, también está pensado para guiar al
estudiante paso a paso a la conexión de estos componentes, que
comprenda lo sencillo que es manipularlos en diferentes aplicaciones
como filtros, generación de señales e instrumentación.
En ciertas ocasiones el costo de algún componente nos limita a realizar
pruebas con ciertos componentes, este manual de prácticas propone
experimentos con amplificadores operacionales de bajo costo como lo es
el LM741, este dispositivo también cuenta con una gran resistencia a las
malas conexiones, no toma en cuenta la capacitancia parásita y no se
quema fácilmente.
Laboratorio de Electrónica Analógica II Complemento
Coordinación de Ingeniería Electrónica
Como observamos en la figura 1.1 y 1.2 se muestra la función de cada uno de los pines del amplificador operacional, los
pines 4 y 7 son las terminales de polarización, mientras que los pines 2 y 3 son las terminales de entrada inversora y no
inversora.
Nota: Para polarizar un amplificador operacional se utilizará una fuente de alimentación dual que más adelante
aprenderemos a realizar la conexión.
La configuración de un potenciómetro como divisor de voltaje nos servirá para obtener un voltaje diferente al que
seleccionamos en nuestra fuente de alimentación. Con este voltaje obtenido del divisor podemos proporcionarles voltaje a
las entradas del amplificador operacional (Entrada inversora y entrada no inversora).
Ilustración 2 Conexión del potenciómetro como divisor
de voltaje visualizando su funcionamiento interno.
Ilustración 1 Conexión del potenciómetro como divisor de voltaje tal
cual y como se verá en los circuitos de las prácticas de este manual.
+Vcc
0V a +Vcc
0V a +Vcc
+Vcc
+Vcc
Salida Vo
Offset null
Offset null NC
Entrada invertida -
Entrada no invertida +
Figura 1 .1 Representación teórica del amplificador operacional
(con los pines enumerados de acuerdo con el componente físico).
Figura 1.2 Datasheet del Amplificador operacional 741.
3
2
4
7
6
5 1
+Vcc
-Vcc
Vo
V
V
Laboratorio de Electrónica Analógica II Complemento
Coordinación de Ingeniería Electrónica
Ilustración 3 Fuente de alimentación (manual de usuario).
En el laboratorio de electrónica analógica utilizamos equipo que requiere de cierto tiempo estar encendido para calibrarse,
por eso es importante seguir las siguientes instrucciones.
_NOTA IMPORTANTE 1:_* Una vez encendido el equipo este permanecerá así hasta que se termine la práctica a realizar. Por
eso la fuente de alimentación cuenta con un interruptor (OUTPUT) que activa y desactiva el suministro en las terminales.
equipo que requieras utilizar (generador de funciones y osciloscopio).
centro de la maquina deben de estar hacia afuera.
_NOTA IMPORTANTE 2 :_* Es importante revisar con anterioridad el manual de usuario del equipo que vayamos a utilizar en
nuestra práctica. Los manuales de usuario los podrán encontrar en el código QR que ésta colocado en el centro de las
mesas de trabajo.
Para polarizar el amplificador operacional realizaremos la siguiente conexión.
Ilustración 4 Conexión de la fuente de alimentación para alimentar el Amplificador operacional (Opamp).
Tierra virtual
Mín. Mín. Máx. Máx.
Laboratorio de Electrónica Analógica II Complemento
Coordinación de Ingeniería Electrónica
Ejemplo de complemento:
El amplificador operacional A1 se encuentra polarizado con ± 15 𝑉. Medir el voltaje de salida, si se le suministra un voltaje
de 3V a la entrada inversora con el potenciómetro, tomando en cuenta que la entrada no inversora está dirigida a tierra por
lo tanto el voltaje de esta entrada es 0V.
Solución:
Paso 1.- Realizar el diagrama del circuito y posteriormente conectar el multímetro en la posición de entrada, después
medimos el voltaje de salida del amplificador operacional.
Diagrama 1 Amplificador inversor sin retroalimentación.
Paso 2.- Analizar el diagrama del circuito.
Para un amplificador sin retroalimentación el voltaje de salida está dado por la resta de los 2 voltajes de entrada (V1 y V2)
multiplicado por el factor del orden de 100,000 que se explica más adelante. La ecuación seria la siguiente:
Paso 3.- Sustitución y resultado.
Nota: Desde fabrica la ganancia interna del amplificador operacional no es controlada, por consecuencia cuando el
amplificador operacional no tiene retroalimentación se toma en cuenta un factor del orden de 100,000 (cuando se
considera un componente ideal este factor será de valor infinito). En la ecuación 1 se puede observar que cualquier
diferencia de voltaje dará como resultado un voltaje de salida con un valor muy elevado, cuando el voltaje de salida se
aproxima al voltaje de polarización del amplificador operacional se dice que este se encuentra en estado de saturación.
U
741
3
2
4
7
6
5 1
+15V
-15V
V
Vo
V1= 3V
V2= 0V
U
741
3
2
4
7
6
5 1
+15V
-15V
V1= 3V
V2= 0V
V
15V
V
15V
R
100kΩ
Key=A
20.019 %
+15V
+15V
-15V
Vo
XMM
XMM
Simulación 1 Amplificador inversor sin retroalimentación, alimentado con un voltaje de entrada que se observa en el Multímetro 1 y su respectiva salida
que se observa en el Multímetro 2. Este circuito simula la conexión practica del amplificador inversor.
Multímetro 1 Multímetro 2
Multímetro 2 Multímetro 1
Laboratorio de Electrónica Analógica II Complemento
Coordinación de Ingeniería Electrónica
Ilustración 6 Generador de funciones en conexión con el osciloscopio.
Para poder alimentar las entradas (inversora y no inversora) del amplificador operacional con voltaje de corriente alterna
(CA) se necesita conectar el generador de funciones y el canal 1 del osciloscopio para calibrar el voltaje que se desea, para
eso es importante que siga estos dos sencillos pasos:
Paso 1.- Aterrizar las puntas de color negro a tierra virtual ( #1 , #4 , #5 ).
Paso 2.- Unir la punta de color rojo del generador de funciones con la punta de color rojo del canal 1 del osciloscopio
(la #2 con la #3 ) que será la que alimentará las entradas del amplificador operacional.
Para medir la salida del amplificador operacional la punta roja ( #6 ) del canal 2 del osciloscopio estará conectada a la salida
( PIN 6 ) de nuestro amplificador operacional.
Nota: La conexión del osciloscopio y el generador de funciones en paralelo se realiza por el simple hecho de que el
generador de funciones suministra una señal de CA a la entrada mientras que el canal 1 del osciloscopio mide esa señal y la
refleja en la pantalla.
Laboratorio de Electrónica Analógica II Experimento 1
Coordinación de Ingeniería Electrónica
Objetivo.
En esta práctica se presentan una serie de experimentos, con los cuales el propósito es comprobar el
funcionamiento de las siguientes configuraciones básicas de un amplificador operacional:
Lista de materiales.
4 Amplificadores operacionales LM741.
2 Resistencias de 10kΩ, 1/4W.
2 Resistencias de 100kΩ, 1/4W.
1 Potenciómetro 10kΩ o 100kΩ.
1 Protoboard.
Equipo que utilizara en el laboratorio.
Fuente de alimentación Dual.
Multímetro.
Generador de funciones.
Osciloscopio.
Nota: Este equipo ésta disponible en las instalaciones del laboratorio.
Con base al complemento de apoyo visto anteriormente en este manual, para un amplificador operacional sin
retroalimentación siga las siguientes instrucciones y conteste la tabla 1.
frecuencia (V1= 2Vp-p) y la terminal no inversora la conectamos a tierra (V2= 0V).
de frecuencia (V2= 2Vp-p) y la terminal inversora la conectamos a tierra (V1= 0V).
.
Tabla 1 Resultados del voltaje de salida.
Amplificador operacional Sin retroalimentación
V1 V2 Vo
2Vp-p 0Vp-p
0Vp-p 2Vp-p
U
741
3
2
4
7
6
5 1
+15V
-15V
Vo
V
V
Ilustración 9 Amplificador operacional sin retroalimentación.
Laboratorio de Electrónica Analógica II Experimento 1
Coordinación de Ingeniería Electrónica
El voltaje de salida de un amplificador operacional sin retroalimentación como
el que se muestra en la ilustración 9 está dado por la siguiente ecuación:
Con base al complemento de apoyo visto anteriormente en este manual, para un amplificador operacional con
retroalimentación siga las siguientes instrucciones y conteste la tabla 2.
frecuencia ( V1= 2Vp-p ) y la terminal no inversora la conectamos a tierra ( V2= 0V ).
de frecuencia ( V2= 2Vp-p ) y la terminal inversora la conectamos a tierra ( V1= 0V ).
Tabla 2 Resultados del voltaje de salida.
El voltaje de salida de un amplificador operacional con retroalimentación como el que se muestra en la ilustración 10 está
dado por la siguiente ecuación:
Amplificador operacional Con retroalimentación donde ( Rf = Ra )
V1 V2 Vo
2Vp-p 0Vp-p
0Vp-p 2Vp-p
Amplificador operacional Con retroalimentación donde ( Rf > Ra )
V1 V2 Vo
2Vp-p 0Vp-p
0Vp-p 2Vp-p
3
2
4
7
6
5 1
+15V
-15V
Vo
V
Rf
.1Ω
Ra
Ω
V
Ilustración 10 Amplificador operacional con retroalimentación.
𝑅𝑓
𝑅𝑎
𝑅𝑓
𝑅𝑎
Laboratorio de Electrónica Analógica II Experimento 2
Coordinación de Ingeniería Electrónica
Objetivo.
En la presente práctica, se proponen distintas configuraciones del amplificador operacional para analizar, observar
y comprobar su funcionamiento. Las configuraciones del amplificador operacional están basadas en
configuraciones de múltiples entradas.
Lista de materiales.
1 Amplificador operacional LM741.
Múltiples resistencias.
1 Potenciómetro 10kΩ o 100kΩ.
Protoboard.
Equipo que utilizara en el laboratorio.
Fuente de alimentación Dual.
Multímetro.
Generador de funciones.
Osciloscopio.
Nota: Este equipo ésta disponible en las instalaciones del laboratorio.
Se presentan 4 configuraciones diferentes del amplificador operacional identifique cada configuración e implemente los 4
diagramas que a continuación observara, proponga las resistencias del diagrama y el voltaje a las entradas, es importante
que antes de realizar la conexión se realice el análisis teórico para comparar el resultado que se desea obtener.
Nota: Se recomienda la herramienta de Multisim para la simulación de los diagramas y la estimación de los resultados
disminuyendo el tiempo que nos lleva armar el circuito normalmente y también disminuye el costo por las piezas que
pudiesen resultar afectadas por una mala conexión.
U
741
3
2
4
7
6
5 1
+15V
-15V
Vo
Rf
.1Ω
R
.1Ω
V
R
.1Ω
V
R
.1Ω
V
Ra
.1Ω
3
2
4
7
6
5 1
+15V
-15V
Vo
Rf
R
V
R
V
R
V
U
741
3
2
4
7
6
5 1
+15V
-15V
Vo
Rf
.1Ω
V
R
.1Ω
R
.1Ω
R
.1Ω
V
V
3
2
4
7
6
5 1
+15V
-15V
Vo
Rf
V
R
R
R
V
V
Laboratorio de Electrónica Analógica II Experimento 2
Coordinación de Ingeniería Electrónica
Reporte
plataforma Multisim).
Laboratorio de Electrónica Analógica II Experimento 3
Coordinación de Ingeniería Electrónica
Reporte
plataforma Multisim).
Laboratorio de Electrónica Analógica II Experimento 4
Coordinación de Ingeniería Electrónica
Objetivo.
El propósito de la práctica es comprobar el funcionamiento de un amplificador de instrumentación, implementado
con tres amplificadores operacionales. Medir sus características de operación y realizar ajustes de calibración:
Lista de materiales.
3 Resistencias de 10kΩ, 1/4 w.
1 Resistencia de 47kΩ, 1/4 w.
2 Resistencias de 1MΩ, 1/4 w.
2 Resistencias de 1kΩ, 1/4 w.
3 Potenciómetros de 50kΩ.
1 Potenciómetro de 100kΩ.
1 Potenciómetro de 1kΩ.
1 Potenciómetro de 10kΩ.
Protoboard.
Equipo que utilizara en el laboratorio.
Fuente de alimentación Dual.
Multímetro.
Nota: Este equipo ésta disponible en las instalaciones del laboratorio.
Realice las siguientes instrucciones para el diagrama de la ilustración 11:
resistencia del potenciómetro “ a’R ” a 222 Ohms y la resistencia R’ a 100 Kohm, auxiliándose del multímetro digital.
salida V o a cero volts. Desconecte V 1 y “ c ” de tierra.
Desconecte V 2 y “ b ” de tierra.
común V oc lo más cercano posible a cero volts.
terminales de entrada. Mida el voltaje de salida en modo común V oc
V ic = ___________________ V oc = __________________
Laboratorio de Electrónica Analógica II Experimento 4
Coordinación de Ingeniería Electrónica
Ilustración 11 Diagrama de un amplificador de instrumentación.
R
1kΩ
C
1kΩ
R
10kΩ
R
100kΩ
R
10kΩ
R
47kΩ
R
3
2
4
7
6
1 5
3
2
4
7
6
1 5
R
R
R
Ω
=A
%
R
1MΩ
R
1MΩ
R
b
3
2
4
7
6
1 5
+15V
+15V
+15V
-15V
-15V
+15V
+15V
+15V
+15V
-15V
a'R
V
V
1
50kΩ
Vo
R
10kΩ
50kΩ
1kΩ
50kΩ
100kΩ
R’
o
o
Controlador
de ganancia
Laboratorio de Electrónica Analógica II Experimento 4
Coordinación de Ingeniería Electrónica
Reporte
plataforma Multisim).
