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PRÁCTICA #1 AMPLIFICADOR OPERACIONAL
Marco Teórico
Los amplificadores operacionales son dispositivos compactos activos que son diseñados para proporcionar una función de transferencia deseada. Están compuestos por un circuito electrónico que tiene dos entradas y una salida. La salida es la diferencia de las dos entradas multiplicada por un factor de ganancia (G). Este tipo de amplificador de alta ganancia se acopla de manera directa y por lo general es alimentado con fuentes positivas y negativas, lo cual permite que se puedan obtener excursiones tanto por arriba como por debajo del punto de referencia que se considere. La respuesta del amplificador se caracteriza porque se puede encontraren: frecuencia, cambio de fase y alta ganancia que se determina por la realimentación introducida externamente. Presenta una alta impedancia de entrada y una muy baja de salida. Amplificador inversor En este circuito, la entrada V+ está conectada a tierra y la señal se aplica a través de la entrada V-por medio de R1, con realimentación desde la salida a través de R2. La entrada V-es un punto de tierra virtual, ya que está a un potencial cero. El amplificador inversor amplifica e invierte una señal de 180°, por lo que el valor de salida está en oposición de fase con la de entrada y su valor se obtiene al multiplicar la tensión de la entrada por una ganancia fija constante, establecida por la relación entre R2 y R1. Amplificador no inversor
A diferencia del circuito inversor, la entrada V+ está conectada a la señal y la entrada V-está conectada a tierra. El voltaje de entrada está en fase con el de salida, lo que genera una corriente a través de R2 hacia el terminal inversor, a su vez a través de R1, se genera una corriente hacia el mismo terminal, pero de signo contrario, por lo que ambas corrientes se anulan, reflejando en la salida la tensión de entrada amplificada. Ganancia en lazo abierto Cuando se aplica una señal a la entrada, la ganancia es el cociente entre la tensión de salida Vs y la de entrada Ve que tiene el amplificador operacional cuando no existe ningún lazo de realimentación entre la salida y alguna de las dos entradas. En un amplificador operacional ideal, esta ganancia es infinita, sin embargo, en casos reales la ganancia se encuentra entre 20,000 y 200,000. Ganancia en lazo cerrado La forma de controlar la ganancia de tensión en un amplificador operacional es utilizando elementos externos para realimentar una parte de señal de la salida a la entrada, lo que estabiliza al circuito. La ganancia de lazo cerrado depende de los elementos empleados en la realimentación y no de la ganancia básica del amplificador, por lo que para modificar la ganancia modificaremos los valores de R1 y R2.
Amplificador operacional Sin retroalimentación V 1 V 2 V 0 2v 0v -14.027v 0v 2v 14.027v 2vp-p 0vp-p 13.953v 0vp-p 2vp-p 13.953v Posteriormente se realizó el Amplificador con retroalimentación donde Rf=Ra donde utilizamos 2 Resistencias de 10kΩ para su retroalimentación, de igual manera se hizo de forma inversora y de no inversora acudiendo de los dos tipos de voltaje (CD y CA).
Amplificador operacional Con retroalimentación donde (Rf = Ra) V 1 V 2 V 0 2v 0v -1.997v 0v 2v 4.003v 2vp-p 0vp-p 2.839v 0vp-p 2vp-p 5.615v Como tercera parte se realizó la parte del Amplificador Operacional con retroalimentación donde Rf>Ra donde se utilizó una resistencia de 100kΩ como mayor que la de 10kΩ, de igual manera se hizo de forma inversora y de forma no inversora acudiendo de los dos tipos de voltaje (CD y CA).
Cuestionario
1.- ¿Qué significa que un amplificador operacional trabaje bajo la condición de lazo o bucle cerrado? R.- Significa que la ganancia de tensión está controlada por medio de elementos eternos que realimentan una parte de señal de salida a la entrada y por tanto la ganancia se puede modificar al cambiar los valores de R1 y R2. 2.- ¿Qué significa que un amplificador operacional trabaje bajo la condición de lazo abierto? R.- Significa que la ganancia del amplificador estará dada directamente por el cociente de la tensión de salida entre la tensión de entrada. 3.- Mencione los parámetros de un amplificador operacional. R.- Ganancia, Impedancia de entrada, Impedancia de salida, Ancho de banda, Voltaje y corriente de desbalance. 4.- ¿Qué es el estado de saturación en un amplificador operacional? R.- Cuando a un amplificador operacional se le introduce una señal de entrada, idealmente la señal de salida será el producto de la señal de entrada por la ganancia. Pero esta salida está limitada por la señal de entrada ya que típicamente es el 90% de la misma. Cuando la salida alcanza este valor, se dice que está saturado.
Conclusión General
Si el amplificador no tiene realimentación la ganancia estará dada por el cociente del voltaje de salida entre el de entrada, si existe un lazo de realimentación entre la salida y la entrada la ganancia se puede modificar al cambiar los valores de los componentes del lazo.
