Practica 1 Sensores
17
I. INTRODUCCIN Para el desarrollo de esta práctica se utilizó el amplificador operacional matrícula TL084CN cuya configuración electrónica se encuentra distribuida de la siguiente manera. Después de saber la distribución electrónica del amplificador operacional, procedimos a conectar las alimentaciones para el experimento. Para Vi utilizamos un generador de funciones con una onda pico con cierta frecuencia y amplitud para cada configuración. (Figura 2) figura 2 figura 3 Pero para la alimentación del TL084 utilizamos una fuente de tensión en C.D. de donde pudimos obtener un +-9Volts. (figura 3) II. MARCO TEÓRICO A continuación se muestra el procedimiento de obtención de el voltaje de salida de cada configuración de los OPAMPS. A. INVERSOR En la configuración inversora de el amplificador operacional tenemos una resistencia de realimentación conectada entre la salida y la entrada positiva a la que llamaremos Rf como se puede observar en la figura 4. figura 4 Como sabemos, en la retroalimentación negativa de un OPAMP tenemos la característica de que el voltaje de ambas entradas(Positiva y Negativa) son iguales, por lo tanto, Vx=0. De manera general, el análisis es el siguiente: Primero procedemos a obtener las corrientes que circulan por la resistencia de retroalimentación Rf y la de entrada Ri: 1 = − ; 1 = − ; Igualando ambas ecuaciones obtenemos: − = − y despejando Vo y haciendo Vx=0: = − ; obteniendo así el voltaje de salida para cada configuración de OPAMP de manera inversora. B. NO INVERSORA AMPLIFICADORES OPERACIONALES Sensores y Actuadores UPIITA-IPN f I Vx Figura 1
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I. INTRODUCCIN
Para el desarrollo de esta práctica se utilizó el
amplificador operacional matrícula TL084CN
cuya configuración electrónica se encuentra
distribuida de la siguiente manera.
Después de saber la distribución electrónica del
amplificador operacional, procedimos a conectar
las alimentaciones para el experimento.
Para Vi utilizamos un generador de funciones
con una onda pico con cierta frecuencia y
amplitud para cada configuración. (Figura 2)
figura 2 figura 3
Pero para la alimentación del TL084 utilizamos
una fuente de tensión en C.D. de donde pudimos
obtener un +-9Volts. (figura 3)
II. MARCO TEÓRICO
A continuación se muestra el procedimiento de obtención de el voltaje de salida de cada configuración de los OPAMPS.
A. INVERSOR
En la configuración inversora de el amplificador operacional tenemos una resistencia de realimentación conectada entre la salida y la entrada positiva a la que llamaremos Rf como se puede observar en la figura 4.
figura 4
Como sabemos, en la retroalimentación negativa de un OPAMP tenemos la característica de que el voltaje de ambas entradas(Positiva y Negativa) son iguales, por lo tanto, Vx=0.
De manera general, el análisis es el siguiente:
Primero procedemos a obtener las corrientes que circulan por la resistencia de retroalimentación Rf y la de entrada Ri:
1 = − ; 1 = − ;
Igualando ambas ecuaciones obtenemos:
− = −
y despejando Vo y haciendo Vx=0:
= − ; obteniendo así el voltaje de salida para cada configuración de OPAMP de manera inversora.
B. NO INVERSORA
AMPLIFICADORES OPERACIONALES
Sensores y Actuadores
UPIITA-IPN
f
I
Vx
Figura 1
figura 5
La disposición de los componentes electrónicos de la configuración no inversora cambia con respecto a la inversora.
Sigue habiendo una resistencia Rf de retroalimentación negativa y una resistencia Ri entrando en la entrada negativa pero, ahora esta resistencia Ri estará conectada a tierra en lugar de la señal de entrada. La señal de entrada ahora entrara por la entrada positiva del OpAmp (figura 5). Por lo que ahora tenemos las siguientes características:
Vx=Vi
Y hacemos los cálculos igual a la configuración inversora:
1 = − ; 1 = − ;
Igualando ambas ecuaciones obtenemos:
− = −
y despejando Vo y haciendo Vx=Vi:
= 1 +
obteniendo así el voltaje para esta configuración de OPAMP.
C. COMPARADOR
Lo que hace el comparador, es comparar dos entradas de tensión y finalmente a la salida obtenemos quien es mayor o menor por medio de la siguiente formula:
Vo=A(+V - -V) donde cada V es la entrada positiva y negativa respectivamente y A es la ganancia.
Entonces, si tenemos que el voltaje +V es mayor que –V, nos queda y valor de voltaje de salida positivo muy alto debido a la ganancia, por lo que, se satura rápidamente positivamente, el voltaje máximo al que puede llegar la salida, siempre son los valores con los que se alimenta el OPAMP.
Por otro lado, si tenemos que –V es mayor que +V, tendríamos una salida con signo positivo muy alta, lo que quiere decir que se satura rápidamente negativamente.
En cambio, si tenemos una diferencia casi nula tendremos un 0.
La siguiente es la gráfica de un comparador:
figura 6
III. MATERIAL
Amplificadores Operacionales TL084 Resistencias de valores 1k, 2k, 15k, 470 Trimpots de 10k Alambre de conexión Generador de funciones Fuente de tensión Osciloscopio
IV. DESARROLLO
A continuación de describe el desarrollo práctico de cada configuración del TL084
A. COMPARADOR B. INVERSOR C. NO INVERSOR
V. CONCLUSIONES
Vx .
Desarrollo de Práctica de Sensores.
En la presente práctica desarrollamos un total
de 15 circuitos con amplificadores
operacionales, en diferentes configuraciones,
lo que nos permitió aprender, analizar,
comprobar y aplicar los conocimientos
adquiridos en cada una de las configuraciones
mostradas en laboratorio.
Como primer acercamiento armamos
el circuito amplificador en su configuración de
comparador, y realizamos varias mediciones y
experimentos con esta configuración. Como
ya sabemos un comparador analiza una señal
de voltaje en una entrada, con el voltaje de
referencia presente en la otra entrada,
entregándonos en la salida una señal de
voltaje de saturación que puede ser positiva o
negativa dependiendo de la señal con la que
estamos comparando.
Nuestro primer experimento fue de
6Vp a 100 Hz para el amplificador operacional
en configuración de comparador. Después de
eso fuimos variando las frecuencias en los
valores indicados.
A 1 KHz.
A 10KHz.
A 50 KHz.
A 100 KHz.
A 1 MHz.
La Simulación ya no lo acepta.
Experimento 2.
A 100Hz.
A 1 KHz.
A 10KHz.
A 50 KHz.
A 100 KHz.
A 1 MHz.
La simulación ya no lo acepta.
Experimento 3 a ± 1V.
Para el siguiente experimento conectamos el
POT a una alimentación de ± 9V, e hicimos
mediciones de diferentes frecuencias, cada
una con un voltaje positivo y negativo, en
diferentes intervalos, ±1V, ±3V, ±6V, ±9V.
Como lo mostramos a continuación:
A 100Hz.
100Hz.
A 1 KHz.
A 10KHz.
A 50 KHz.
A 100 KHz.
A 1 MHz.
La simulación ya no lo acepta.
La simulación ya no lo acepta.
Experimento 3 a ± 3V.
A 100Hz.
A 1 KHz.
A 10KHz.
A 50 KHz.
A 100 KHz.
A 1 MHz.
La simulación ya no lo acepta.
La simulación ya no lo acepta.
Experimento 3 a ± 6V.
A 100Hz.
A 1 KHz.
A 10KHz.
A 50 KHz.
A 100 KHz.
A 1 MHz.
La simulación ya no lo acepta.
La simulación ya no lo acepta.
Experimento 3 a ± 9V.
A 100Hz.
A 1 KHz.
A 10KHz.
A 50 KHz.
A 100 KHz.
A 1 MHz.
La simulación ya no lo acepta.
La simulación ya no lo acepta.
Experimento 4 a ±1V.
En este experimento podemos ver un circuito
muy parecido al del ejercicio anterior, con la
variante de que este está en configuración de
inversor, por lo que en la salida veremos una
señal invertida en comparación con las del
ejercicio anterior.
Repetimos los valores de voltajes y
frecuencias de la configuración anterior.
A 100Hz.
A 1 KHz.
A 10KHz.
A 50 KHz.
A 100 KHz.
A 1 MHz.
La simulación ya no lo acepta.
La simulación ya no lo acepta.
Experimento 4 a ±3V.
A 100Hz.
A 1 KHz.
A 10KHz.
A 50 KHz.
A 100 KHz.
A 1 MHz.
La simulación ya no lo acepta.
La simulación ya no lo acepta.
Experimento 4 a ±6V.
A 100Hz.
A 1 KHz.
A 10KHz.
A 50 KHz.
A 100 KHz.
A 1 MHz.
La simulación ya no lo acepta.
La simulación ya no lo acepta.
Experimento 4 a ±9V.
A 100Hz.
A 1 KHz.
A 10KHz.
A 50 KHz.
A 100 KHz.
A 1 MHz.
La simulación ya no lo acepta.
La simulación ya no lo acepta.
Experimento 5 a 1Vp.
La siguiente configuración pertenece a un
OPAM inversor, la función de este circuito es
invertir la señal que recibe del circuito.
A 1 KHz.
Experimento 6 a 1Vp.
En este experimento se cambia el valor de la
resistencia R2, lo que se ve reflejado en la
señal de salida, pues además de invertir la
señal, hace una pequeña amplificación de la
misma.
A 1 KHz.
Experimento 7 a 1Vp.
La variante de este experimento fue reducir el
valor de la señal R2, lo que nuevamente se vio
reflejado en la señal de salida, pero esta vez,
dicha señal sufrió una atenuación.
A 1 KHz.
Experimento 8 a 1Vp.
Este fue la última configuración de mismo
circuito, pero esta vez, la resistencia R2 tiene
un valor de 15KΩ, lo que hace una
amplificación significativa de la señal, misma
que se muestra en el circuito.
A 1 KHz.
Experimento 9 a ± 1V.
Tenemos un circuito seguidor inversor, en
donde variamos el voltaje entre ±9V, lo que
nos mostró una gráfica fácil de interpretar y
vemos que al variar el valor de la resistencia,
la señal de salida del circuito cambia de nivel,
es decir, se va hacia arriba cuando
disminuimos el voltaje aplicado a la
resistencia y se va hacia abajo cuando
aumentamos el voltaje aplicado a la
resistencia.
A 1 KHz.
Experimento 9 a ± 3V.
A 1 KHz.
Experimento 9 a ± 6V.
A 1 KHz.
Experimento 9 a ± 9V.
A 1 KHz.
Experimento 10 a 1Vp.
En este circuito podemos ver la configuración
de un OPAM no inversor, que por lo tanto,
como ni invierte la señal, trabaja como un
seguidor de señal. Este circuito nos sirve para
aumentar la impedancia de nuestro circuito.
Debido a que ambas resistencias R1 y
R2, tienen el mismo valor, la señal de salida
no se atenúa ni se incrementa.
A 1 KHz.
Experimento 11 a 1Vp.
En esta configuración aumentamos el valor de
la resistencia R2, al doble del valor de la
resistencia R1, cosa que vemos reflejada en la
salida del circuito, pues esta configuración
nos entrega una señal aumentada al doble de
la señal de entrada.
A 1 KHz.
Experimento 12 a 1Vp.
En este experimento, la relación de
resistencias R1 y R2, tienen más marcada la
diferencia, pues R2 es de 470Ω, lo que hace
que la señal de salida sea más pequeña que la
de entrada.
A 1 KHz.
Experimento 13 a 1Vp.
Finalmente, en esta configuración, utilizamos
una R2 de 15KΩ, lo que hace que nuestra
señal de salida sea mucho más grande que la
señal de entrada.
A 1 KHz.
Experimento 14 a ± 1V.
En este experimento podemos observar un
efecto parecido al del circuito 9, con la
diferencia de que en esta configuración no se
hace la inversión de la señal.
Cuando variamos el voltaje aplicado a
la resistencia vemos el caso contrario que
observamos en el experimento 9, es decir, al
aumentar el voltaje aplicado a dicha
resistencia, subimos el nivel de nuestra señal
de salida, mientras que al bajar la tensión
aplicada a nuestra resistencia, lo que
observamos es que nuestra señal de salida
baja de nivel.
A 1 KHz.
Experimento 14 a ± 3V.
A 1 KHz.
Experimento 14 a ± 6V.
A 1 KHz.
Experimento 14 a ± 9V.
A 1 KHz.
Experimento 15.
En este experimento se hace un sumador de
señales, lo que nos entrega a la salida el total
de las señales introducidas en el circuito,
como podemos ver a la salida del circuito
tenemos las señales de entrada, pero todas
sumadas entre sí.
Instituto Politécnico Nacional
Unidad Profesional Interdisciplinaria en Ingeniería y
Tecnologías Avanzadas
Sensores y Actuadores
Práctica 1. Amplificadores Operacionales.
Alumnos:
Rodríguez Núñez Roberto Gustavo
Hernández Miranda César.
Grupo: 3BM6.
Fecha: 25 de Febrero de 2014.
![159347548-Practica-1-Lab Electronica II[3]](https://static.fdokumen.com/doc/165x107/6335da5902a8c1a4ec01f2a7/159347548-practica-1-lab-electronica-ii3.jpg)
