Download Guía de Laboratorio de Electrónica II

Realizado por:
Prof. César Martínez
Prof. Carlos Centeno
Prof. Dinorah Giménez
Prof. César Peraza
VALENCIA, ENERO 2006
INSTITUTO UNIVERSITARIO DE TECNOLOGÍA VALENCIA
DEPARTAMENTO DE ELECTRICIDAD
LABORATORIO DE ELECTRÓNICA II
2
PRÁCTICA 1
AMPLIFICADORES MULTIETAPA: AMPLIFICADOR DE DOS ETAPAS
1. OBJETIVOS:
1.1. OBJETIVO GENERAL:
?
Analizar las características de los transistores BJT en configuración emisor común multietapa.
1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
?
Realizar el análisis en reposo (DC) y el análisis variacional (AC) de los transistores BJT en
configuración emisor común multietapa.
?
Medir las variables necesarias y calcular los parámetros más importantes de un amplificador de
dos etapas: Ganancia de la etapa 1 (AV 1), ganancia de la etapa 2 (AV 2), ganancia total (AV T ),
impedancia de entrada (ZI ), impedancia de salida (ZO).
?
Comparar los resultados teóricos con los determinados en el laboratorio.
2. TEORÍA:
Cuando en un amplificador se requiere de una elevada ganancia de tensión, debido a que se
desea amplificar la tensión de entrada, se requiere aumentar la potencia de salida que entrega el circuito,
o se desea una mayor corriente por parte de la carga conectada, no es suficiente utilizar un sólo
transistor, es necesaria la conexión de varias etapas amplificadoras para cumplir con todas las
necesidades exigidas. Uno de los arreglos utilizados es la llamada Conexión en Cascada, en la cual, la
salida de una etapa se conecta a la entrada de la próxima, tal como se muestra en diagrama de la
figura 1.1:
Zi
+
Vi1
-
ETAPA I
+
+
Vo1
Vi2
-
-
+
ETAPA II
Vo2
Zi1
Zo1
Zi2
Fig. 1.1. Esquema de la conexión en cascada
ZL
-
Zo2
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3
Los amplificadores de varias etapas se caracterizan también por la red de acoplamiento que
asocia a las etapas, es decir, como se encuentran las etapas conectadas entre sí, esto es importante ya
que esto determina las características de frecuencia del circuito y la estabilidad del punto de operación de
ambas etapas. Estas redes de acoplamiento pueden ser: directa, por transformador y por resistenciacapacitor (RC).
En la figura 1.2 se muestra el esquema de un amplificador de dos etapas acopladas mediante un
condensador Cc, si se desconecta el condensador se puede observar dos circuitos completamente
independientes, ambos en configuración emisor común. Su comportamiento como etapas aisladas ya se
ha analizado.
Al conectar el condensador, se puede observar que los puntos de operación de los transistores
no sufren alteración, pero al aplicar señal de entrada al circuito se espera que la señal de salida de la
primera etapa obtenida con el condensador desconectado sea la entrada a la segunda etapa, pero esto
no es así, ya que la primera etapa se ve afectada por el acoplamiento de la carga de la segunda etapa.
Por lo tanto, la ganancia de la primera etapa es mayor antes de conectarse la segunda etapa.
Cc
Zi
+
+
Vi
-
Vi1
-
ETAPA I
+
+
Vo1
Vi2
-
-
+
ETAPA II
ZL
-
Zi1
Zo1
Vo2
Zo2
Zi2
Fig. 1.2. Esquema de conexión en cascada acoplada con condensador
La ganancia de tensión (AV) de un circuito amplificador multietapa es mayor que la de un
amplificador monoetapa. En el multietapa, la ganancia parcial de cada una de las etapas por separado
influye sobre la ganancia total del circuito, esta ganancia es proporcional al producto de las ganancias
parciales, es decir:
AVT ? AV1 * AV 2 * AV3 *......... * AVn
AVT ?
Vi Vi
Von Vin Vin ?1
?
?
?.......... ? 3 ? 2
Vin Vi n ?1 Vin ? 2
Vi2 Vi1
?1.1?
?1.2?
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Un circuito monoetapa en configuración emisor común se puede analizar tomando como punto de
partida el circuito típico amplificad or en dicha configuración, éste se muestra en la figura 1.3.
+Vcc
R2
Rs
Rc
C1: Condensador de Acople
C2: Condensador de Bypass
Vo
C1
Rs: Resistencia interna de la
fuente de señal
Q
AC
Vs
R1
Re
C2
Fig. 1.3. Amplificador basado en BJT en configuración emisor común
2.1. ANÁLISIS EN REPOSO (DC):
El análisis de reposo (DC) del circuito se puede determinar realizando el equivalente de Thevenin
visto desde la base del transistor, es decir:
+Vcc
R2
Rc
Vthv
Q
Rthv
R1
Re
Fig. 1.4. Equivalente de Thevenin del Amplificador BJT en configuración emisor común
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El equivalente de Thevenin de este circuito se determina entonces de la siguiente forma:
Vthv ? Vcc ?
?1. 3?
R1
R1 ? R2
Rthv ?
R1 ?R2
R1 ? R2
?1. 4?
La corriente de base IB se determina a través de la malla de entrada al circuito:
IB ?
Vthv ? V BE
Rthv ? (1 ? ? ) Re
?1 .5 ?
Si el transistor se encuentra en estado activo entonces la corriente de colector IC es proporcional
a la corriente de base, es decir:
?1. 6?
I C ? ? ?I B
Para determinar si verdaderamente el estado del transistor es el que se asumió, es decir, se
encuentra en estado activo, se recorre la malla de salida del circuito:
VCE ? Vcc ? Rc ?I C ? Re ?1 ? ? ?I B
?1. 7 ?
Con estos parámetros en DC calculados se define el punto de operación del circuito y además se
pueden hallar algunos otros parámetros utilizados en el análisis variacional, como lo son:
La transconductancia (gm ) del circuito se calcula com o:
gm ?
IC
VT
?? ?
?1
?1.8?
donde el valor VT = 25 mV.
La resistencia de entrada (rp ) al circuito se determina como:
V
r? ? T
IB
?? ?
?1.9?
Y la resistencia de salida (ro) del circuito se calcula como:
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ro ?
?? ?
VA
IC
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?1. 10 ?
donde VA se denomina el voltaje de Early y se define como la magnitud de la tensión a la cual convergen
todas las curvas de la características de salida de un transistor en configuración emisor común,
gráficamente es:
IC
IB1
IB2
IB3
IB4
IB5
VA
VCE
Fig. 1.5. Curva característica de salida de un transistor y la definición del voltaje de Early
Existen dos modelos muy utilizados para analizar la respuesta variacional (AC) del transistor BJT
para pequeña señal, el modelo híbrido “p” y el modelo híbrido “h”. En este caso se estudiará el
amplificador en emisor común bajo el modelo híbrido “p”.
2.2. ANÁLISIS VARIACIONAL (AC):
El circuito equivalente para pequeña señal del amplificador es de la siguiente manera:
Vo
Rs
Q
AC
Vs
Rc
R1//R2
Fig. 1.6. Circuito equivalente de pequeña señal del amplificador en configuración emisor común
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El circuito analizado con el modelo híbrido “p” se presenta de la siguiente forma:
Rs
Vo
AC
Vs
R1//R2
gm*Vp
++
VVp
p
rprp
-
ro
gm*Vp
Rc
Zi
Zo
Fig. 1.7. Modelo de pequeña señal del amplificador en configuración emisor común
Entonces la ganancia de tensión del circuito es:
AVT ?
?
Vo
? g m ro // Rc
Vi
?
?1 .11?
Y esta misma ganancia vista por completo desde la fuente de señal hasta la salida es:
AVT ?
?
?
R1 // R2 // r?
Vo
? g m ro // Rc ?
Vs
Rs ? R1 // R 2 // r?
?1.12 ?
Y las impedancias de entrada y salida del circuito son respectivamente:
Zi ? R1 // R2 // r?
?1 .13 ?
Zo ? ro // Rc
?1 .14 ?
Ahora el circuito analizado con el modelo híbrido “h” se presenta de la siguiente forma:
hie
Rs
Vo
hfe.ib
AC
Vs
R1//R2
DC
hre.Vce
hoe
Rc
Fig. 1.8. Modelo híbrido h de pequeña señal del amplificador en configuración emisor común
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Este modelo híbrido h, no es más que una red de dos puertos, en donde las variables de entrada
y salida son la tensión base-emisor (Vbe) y la corriente de colector (Ic). Esta red es de la forma:
Vbe ? hie ?ib ? hre ?Vce
(1 .15 )
Ic ? hfe ?ib ? hoe ?Vce
Donde la impedancia de entrada (hie) se define como la variación de la tensión base-emisor con
la corriente de base, para una determinada tensión colector -emisor, es decir:
hie ?
Vbe 2 ? Vbe1
? Vbe
?
? Ib VCEQ
Ib 2 ? Ib1
?1 .16 ?
La ganancia inversa (hre) se define como la variación de la tensión base-emisor con la tensión
colector-emisor, para una determinada corriente de base, es decir:
hre ?
?Vbe
?Vce
?
I BQ
Vbe2 ? Vbe1
Vce2 ? Vce1
?1.17 ?
La ganancia de corriente (hfe) se define como la variación de la corriente de coector con la
corriente de base, para una determinada tensión colector-emisor, es decir:
hfe ?
? Ic
?Ib
?
VCEQ
Ic 2 ? Ic 1
Ib 2 ? Ib1
?1.18 ?
Y por último, la admitancia de salida (hoe) se define como la variación de la corriente de colector
con la tensión colector-emisor, para una determinada corriente de base, es decir:
hoe ?
?Ic
?Vce
?
I BQ
Ic 2 ? Ic1
Vce2 ? Vce1
?1. 19 ?
Existe una relación muy importante asocia a los parámetros del modelo híbrido p con los
parámetros del modelo híbrido h, dichas relaciones son:
r? ? hie
?1.20 ?
1
ro ?
hoe
?1.21 ?
gm ?r? ? hfe
?1 .22 ?
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3. PRELABORATORIO:
Para el circuito amplificador multietapa mostrado en la figura 1.8 calcular:
?
Punto de operación de ambas etapas amplificadoras. Utilizar ß=40.
?
Ganancia de tensión de la primera etapa sin acoplar (AV1).
?
Ganancia total de tensión del amplificador multietapa (AV T).
?
Las impedancias de entrada y salida de la primera etapa sin acoplar (Zi 1 y Zo 1).
+Vcc
10 V
R3
330 ohm
R2
18 Kohm
Rc1
Rc2
33 Kohm
680 ohm
S1
Vo 2
C2
Q2
C1
Rs
22 uF
Q1
600 ohm
22 uF
Re21
Vs
AC
P1
R1
1 Kohm
1,8 Kohm
Re1
560 ohm
22 ohm
R4
10 Kohm
Ce1
100 uF
Re22
100 ohm
Ce2
100 uF
Fig. 1.8. Circuito amplificador multietapa
4. MATERIALES Y EQUIPOS DE LABORATORIO:
?
Transistores: (2) ECG123A.
?
Resistencias: (1) 18 K?, (1) 1,8 K?, (1) 560 ?, (1) 1 K?, (1) 33 K?, (1) 10 K?, (1) 680 ?,
(1) 22 ?, (1) 100 ? y ½ W c/u.
?
Condensadores: (2) 22 µF, (2) 100 µF y 25 V c/u.
?
Potenciómetros: (1) 1 K? y ½ W.
?
Osciloscopio.
?
Generador de señales.
?
Fuente de alimentación contínua.
?
Protoboard.
?
Puntas de prueba.
?
Cables.
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5. PROCEDIMIENTO:
a.
Montar el circuito mostrado en la figura 1.8.
b. Medir el punto de operación de ambos transistores (Q1 y Q2) con el circuito desacoplado (switch
S1 abierto).
Punto de Operación
Transistor 1 (Q1)
Transistor 2 (Q2)
V C E (V)
I C (mA)
I B (uA)
c.
Ajustar el generador de señales para obtener una señal senoidal en vacío (sin acoplarle el
circuito multietapa) de 50 mV pico y 1 KHz, estos parámetros deben ser medidos con el
osciloscopio. “No basta con colocarlos en el generador de funciones”.
d. Con el switch S1 abierto, ajustar el potenciómetro P1 hasta obtener una señal de salida senoidal
sin distorsión en el terminal colector de Q1.
e.
Observar, medir y calcular simultáneamente las señales de entrada (Vi1) en la base y de salida
(Vo1) en el colector del transistor 1 (Q1).
Canal A:
Volts/Div:
Time/Div:
Canal B:
Volts/Div:
Time/Div:
f.
Con los valores medidos, calcular la ganancia de tensión de la primera etapa (AV1=V o1/Vi1).
Ganancia de tensión [AV 1=Vo 1/V i1]
Desfasaje (º)
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g. Con el switch S1 cerrado, observar, medir y calcular nuevamente las señales de entrada (V i1) en
la base y de salida (V o1) en el colector del transistor 1 (Q1).
Canal A:
Volts/Div:
Time/Div:
Canal B:
Volts/Div:
Time/Div:
h. Con los valores medidos, calcular nuevamente la ganancia de tensión de la primera etapa
(AV 1=Vo1/V i1).
Ganancia de tensión [AV 1=Vo 1/V i1]
Desfasaje (º)
i.
¿Qué se observa en las señales de salida (V o1) en el colector del transistor 1 (Q1) en ambos
casos con el switch S1 abierto y cerrado?
j.
Si es necesario, ajustar nuevamente el potenciómetro P1 para observar sin distorsión las señales
de entrada (V i1) en la base del transistor 1 (Q1) y de salida (V o1) y (Vo2) en el colector de los
transistores 1 y 2 (Q1 y Q2) respectivamente.
k.
Con el switch S1 cerrado, observar, medir y calcular las señales de entrada (V i1) en la base del
transistor 1 (Q1) y de salida (V o2) en el colector del transistor 2 (Q2).
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Canal A:
Volts/Div:
Time/Div:
Canal B:
Volts/Div:
Time/Div:
l.
Con los valores medidos, calcular la ganancia de tensión total del circuito multietapa
(AV T=Vo2/V i1).
Ganancia de tensión [AV T=Vo 2/V i1]
Desfasaje (º)
m. Comparar los resultados obtenidos con los del Prelaboratorio.
n. Elaborar las conclusiones correspondientes a las observaciones y cálculos realizados en el
circuito multietapa.
6. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES:
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PRÁCTICA 2
AMPLIFICADORES DE POTENCIA: AMPLIFICADOR DE SIMETRÍA COMPLEMENTARIA PUSH-PULL
1. OBJETIVOS:
1.1. OBJETIVO GENERAL:
?
Analizar las características de los amplificadores de potencia clase B.
1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
?
Realizar el análisis variacional (AC) del amplificador de potencia de simetría complementaria
(Push-Pull).
?
Medir las variables necesarias y calcular las potencias de entrada y salida de un amplificador de
potencia de simetría complementaria (Push-Pull).
?
Determinar la eficiencia de dicho amplificador.
?
Medir la corriente de salida entregada a una carga resistiva pura por un amplificador de potencia
de simetría complementaria.
?
Comparar los resultados teóricos con los determinados en el laboratorio.
2. TEORÍA:
Hasta aquí se han estudiado amplificadores capaces de convertir señales de bajo nivel en
variaciones de tensión verdaderamente importantes, empleando para ello una o varias etapas
amplificadoras. Generalmente, se requiere una señal de salida capaz de entregar suficiente potencia a un
dispositivo externo que actúa como carga. Si a los circuitos estudiados hasta ahora se le aplicara alguna
de estas cargas, los circuitos estarían condenados al mal funcionamiento, pues éstas presentan bajas
impedancias internas, mientras los otros poseen impedancias de salida elevadas; por lo tanto, es
necesario la conexión de circuitos capaces de gobernar las corrientes exigidas por esas cargas; estos
circuitos se les llaman comúnmente Amplificadores de Potencia.
En los amplificadores de pequeña señal, los principales factores que se tienen en cuenta son: la
magnitud de la ganancia de tensión y/o corriente y la linealidad de la amplificación. Debido a que este tipo
de amplificadores manejan tensiones y corrientes pequeñas, factores como la capacidad de manejo de
potencia entregada a la carga y la eficiencia del circuito son poco interesantes.
En los amplificadores de potencia o de gran señal, se manejan tensiones y corrientes
suficientemente altos, como para proporcionar la potencia requerida por una carga de salida o cualquier
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otro dispositivo de potencia. Por lo general los valores de potencia entregada son desde unos cuantos
watts a decenas de watts.
Las principales características de los amplificadores de potencia son: la máxima potencia que
éste puede manejar, la eficiencia del circuito y el acoplamiento de impedancias con la carga o dispositivo
de salida.
En las etapas de pequeña señal, cada dispositivo no lineal se sustituye por su modelo lineal
equivalente y la respuesta total se determina mediante el análisis del circuito lineal. En las etapas de
potencia, las variaciones de corriente y tensión de salida son tan grandes que el transistor de potencia no
puede representarse por un modelo lineal y el análisis del mismo debe hacerse gráficamente, usando las
características de salida del dispositivo determinadas experimentalmente. Estas no linealidades se deben
a la aparición en la salida del dispositivo de componentes frecuenciales que no existen en la señal de
entrada.
Los amplificadores de potencia se clasifican de acuerdo con la parte del ciclo de la onda de
entrada durante la cual circula corriente a la carga o existe tensión de salida. Esta clasificación representa
la cantidad que varía la señal de salida a lo largo de un ciclo de operación, para un ciclo completo de la
señal de entrada.
Específicamente en los amplificadores de potencia clase B, circula corriente a la carga en un sólo
semiciclo, para los 360º de la señal de entrada, es decir, cuando la señal de entrada recorre los dos
semiciclos (360º), la corriente hacia la carga circula para uno de los dos semiciclos (180º).
Para dejar al circuito sin corriente hacia la carga durante un semiciclo, lo que se hace es
prácticamente dejar al amplificador sin polarización.
Los amplificadores de potencia de simetría complementaria, denominados comúnmente
amplificadores Push-Pull, basan su configuración en dos amplificadores clase B que se conectan de
forma complementaria de manera tal de que cada uno conduzca la corriente de carga en semiciclos
opuestos, para hacer que siempre la carga consuma corriente. La configuración de estos dos transistores
en contraposición proporciona una mayor eficiencia de la que es posible con un sólo transistor en
operación clase A.
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Vi
SEÑAL DE
ENTRADA
t
IL
CLASE A
t
La corriente circula durante
360º (un ciclo completo) para
un ciclo completo de la señal
de entrada
IL
CLASE B
t
La corriente circula durante
180º (un semiciclo) para un
ciclo completo de la señal de
entrada
IL
CLASE AB
t
La corriente circula durante
180º<IL<360º (más de un
semiciclo pero menos de un
ciclo completo) para un ciclo
completo de la señal de
entrada
IL
CLASE C
t
La corriente circula durante
0º<IL <180º (menos de un
semiciclo) para un ciclo
completo de la señal de
entrada
Fig. 2.1. Gráfico de la corriente de carga (I L ) para cada tipo de amplificador de potencia
Las figuras 2.2 y 2.3 muestran los diagramas de bloques de las configuraci ones típicas de un
amplificador de potencia de simetría complementaria (Push-Pull):
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+Vcc
MEDIO
CIRCUITO
C
Vi
MEDIO
CIRCUITO
CARGA
-Vcc
Fig. 2.2. Amplificador de simetría complementaria con dos alimentaciones
Un amplificador Push-Pull emplea transistores complementarios, es decir, utiliza transistores NPN
y PNP. La única señal de entrada que se requiere se aplica a ambas entradas de la base, como los
transistores son de tipo opuesto, conducirán en medíos ciclos opuestos de entrada; es decir, durante el
medio ciclo positivo de la señal de entrada el transistor NPN conduce y el PNP no, dando un medio ciclo
de la señal de salida; durante el medio ciclo negativo de la señal de entrada el transistor PNP conduce y
el NPN no, dando el otro medio ciclo de la señal de salida. Por lo tanto, un ciclo completo de la entrada,
desarrolla un ciclo completo de la salida a través de la carga.
+Vcc
MEDIO
CIRCUITO
Vi
CARGA
MEDIO
CIRCUITO
Fig. 2.3. Amplificador de simetría complementaria con una alimentación
La forma básica de alimentar a este tipo de circuitos es disponiendo de una fuente de
alimentación dual que proporciona tensiones de +Vcc y –Vcc, como se observa en la figura 2.2; aunque
también se emplea una sola fuente de alimentación, como en la figura 2.3, en este caso, el condensador
de acople de la carga hace las veces de una de las fuentes, para activar al transistor PNP que hace que
la fuente de alimentación entregue potencia a la carga en el semiciclo negativo de la señal de entrada.
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Por ser el condensador de acople de la carga de una capacidad elevada, al conducir el transistor
NPN, éste adquiere carga suficiente a través de dicho transistor. Cuando el transistor NPN se corta, la
tensión en los extremos del condensador hace de fuente para activar al transistor complementario PNP.
Para el caso particular de la práctica se empleará el amplificador de simetría complementaria con
una alimentación.
2.1. POTENCIA DE ENTRADA (Pi):
La potencia de entrada al circuito proporcionada por la o las fuentes de alimentación es:
Pi?dc? ? Vcc ?Iprom
?2.1?
donde Iprom es la corriente promedio de contínua que entregan las fuentes de alimentación. En operación
clase B, el consumo de corriente de una sola fuente de alimentación tiene la forma de una señal
rectificada en onda completa, mientras que la corriente que se entrega de dos fuentes tiene la forma de
una señal rectificada en media onda.
De cualquier forma, con una o dos fuentes de alimentación, el consumo de corriente de las
fuentes se puede calcular usando el Teorema del Valor Medio (TVM). Dicho teorema enuncia que el valor
medio de cualquier función en un intervalo determinado, es igual a la integral de la función evaluada en el
intervalo definido dividida por la resta de los límites de dicho intervalo, esto es:
Vm ?
1 b
f ( x) ?dx
b?a ?
a
?2.2?
Como se mencionó anteriormente, la forma de onda de la corriente que entrega la o las fuentes
de alimentación es de la forma de una señal rectificada en media onda o en onda completa, debido a esto
y suponiendo una señal de entrada al circuito senoidal, la corriente promedio que entrega la o las fuentes
de alimentación es:
Iprom ?
1 ?
i pico ?Sen(t ) ?dt
? ?0 ?
0
Iprom ?
2
?i pico
?
?2 .3?
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donde ipico es la corriente pico de salida o la corriente pico que consume la carga.
2.2. POTENCIA DE SALIDA (Po):
La potencia de salida es la que consume la carga, en otras palabras es la potencia disipada por la
carga, se calcula de diversas formas, dos maneras muy comunes son:
Po( ac ) ?
?VL (rms ) ?2
RL
Po( ac) ? RL ??iL ?rms ??2
?2 .4 ?
?2.5?
2.3. EFICIENCIA (? %):
La Eficiencia de un circuito se define como el cociente entre las potencias de salida y entrada al
mismo, es decir:
?%?
Po( ac)
?100 %
Pi(dc )
?2 .6 ?
2.4. POTENCIA DISIPADA POR LOS TRANSISTORES:
La potencia disipada por efecto Joule por los transistores en un amplificador Push-Pull es la
diferencia entre las potencias de entrada y salida del circuito.
?2. 7 ?
P2Q ? Pi(dc ) ? Po(ac )
Si ambos transistores poseen las mismas características, la potencia que disipa ambos es la
misma, entonces:
PQ ?
P2Q
2
?2.8?
La forma de onda en la carga en un amplificador Push-Pull no es una senoide perfecta, ya que
presenta distorsión de Cross Over (cruce por cero), es decir, la no linealidad en la señal de salida; esto se
debe a que la operación del circuito no brinda una conmutación exacta de un transistor en corte a estado
activo en la condición de voltaje cero; ya que en las uniones base-emisor de ambos transistores se
genera una caída de tensión de aproximadamente 0,7 V, debido a las uniones PN asociadas a la base y
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el emisor respectivamente. El gráfico que se muestra a continuación describe la distorsión originada en
un amplificador Push-Pull.
VL
Distorsión de
Cross Over
t
Fig. 2.4. Distorsión de Cross Over en un amplificador de simetría complementaria
3. PRELABORATORIO:
Para el circuito amplificador de simetría complementaria (Push-Pull) mostrado en la figura 2.5 y
suponiendo una señal de entrada senoidal de 500 mV pico, determinar:
?
Punto de operación de cada transistor. Utilizar ß=40.
?
Potencia de entrada (Pi), potencia de salida (Po) y eficiencia (?%) del circuito amplificador.
?
Potencia consumida por cada uno de los transistores.
?
Gráfico de la tensión de salida en la carga del circuito amplificador.
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20
Vcc
9V
R1
10 Kohm
Q1
R2
680 ohm
C2
100 uF
C1
22 uF
R3
1 Kohm
R4
680 ohm
AC
Vi
Q2
RL
8 ohm
R5
10 Kohm
Fig. 2.5. Circuito amplificador de simetría complementaria con una sola alimentación
4. MATERIALES Y EQUIPOS DE LABORATORIO:
?
Transistores: (1) ECG54, (1) ECG55.
?
Resistencias: (2) 10 K?, (2) 680 ? y ½ W c/u.
?
Condensadores: (1) 22 µF y 25 V, (1) 100 µF y 50 V.
?
Potenciómetros: (1) 1 K? y ½ W.
?
Corneta 8 ? y 2 W.
?
Osciloscopio.
?
Generador de señales.
?
Fuente de alimentación contínua.
?
Protoboard.
?
Puntas de prueba.
?
Cables.
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5. PROCEDIMIENTO:
a.
Montar el circuito mostrado en la figura 2.5.
b. Aplicar la alimentación de contínua y sin conectar la señal (generador de funciones) medir el
punto de operación de ambos transistores (Q1 y Q2).
Punto de Operación
Transistor 1 (Q1)
Transistor 2 (Q2)
V C E (V)
I C (mA)
I B (uA)
c.
Medir la tensión de base, la tensión de emisor y la tensión base-emisor de ambos transistores.
Variable
Transistor 1 (Q1)
Transistor 2 (Q2)
V B (V)
V E (V)
V B E(V)
d. Conectar el generador de señales y ajustar Vi a 0V, 1KHz. Aumentar lentamente Vi hasta
conseguir una tensión en la carga sin distorsión. Observar Vi y VL simultáneamente. Medir y
dibujar ambas señales.
Canal A:
Volts/Div:
Time/Div:
Canal B:
Volts/Div:
Time/Div:
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e.
22
Con el valor medido de la tensión en la carga (V L), calcular la corriente circulante por la misma
(IL).
Variable
I L (mA)
f.
Calcular la corriente promedio (Iprom) entregada por la fuente de alimentación.
Variable
Iprom (mA)
g. Calcular la potencia de entrada al circuito amplificador.
Variable
Pi(dc) (W)
h. Calcular la potencia de salida al circuito amplificador.
Variable
Po(ac) (W)
i.
Indicar en el dibujo de la señal de salida la distorsión de cruce por cero si se observa.
j.
Calcular la eficiencia (?%) del circuito amplificador.
Variable
? (%)
k.
Variar el potenciómetro R3 y observar lo que ocurre. Explicar.
l.
¿Cómo es la amplitud de la tensión VL con respecto a la amplitud de la tensión de base de cada
transistor?
m. Comparar los resultados obtenidos con los del Prelaboratorio.
n. Elaborar las conclusiones correspondientes a las observaciones y cálculos realizados en el
circuito amplificador Push-Pull.
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6. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES:
23
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24
PRÁCTICA 3
AMPLIFICADORES OPERACIONALES: CIRCUITOS BÁSICOS LINEALES
1. OBJETIVOS:
1.1. OBJETIVO GENERAL:
?
Distinguir las características eléctricas de los amplificadores operacionales (A -Op’s) en
aplicaciones lineales (con realimentación negativa).
1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
?
Determinar teóricamente las tensiones de salida y las ganancias de tensión para cada uno de los
circuitos contenidos en la práctica.
?
Determinar experimentalmente para los circuitos amplificadores Inversor, No Inversor y Seguidor
de tensión, las variables Ganancia de Tensión (Av), Desfasaje (?), Ancho de Banda (B).
?
Determinar experimentalmente la relación existente entre la entrada y la salida en un circuito
Integrador.
2. TEORÍA:
Hasta ahora se han estudiado algunos dispositivos en forma aislada, es decir, se ha estudiado el
funcionamiento de los dispositivo s individualmente y las funciones que éstos realizan. Ahora se estudiará
el área de los circuitos integrados lineales, en donde miles de transistores, diodos, resistencias,
capacitores y otros elementos se fabrican en una pastilla de material semiconductor y se encapsula en un
sólo dispositivo.
Un circuito integrado como el amplificador operacional se estudia como un sólo dispositivo, aún
cuando éste está constituido por miles de dispositivos. Esto significa que ahora interesa más lo que hace
el circuito como un todo y no desde el punto de vista individual.
El amplificador operacional (A -Op) es un dispositivo analógico lineal universal, el cual, debido a
su versatilidad, bajo costo, tamaño pequeño y eficiencia, se puede utilizar en una gran variedad de
aplicaciones. Los amplificadores operacionales se utilizan en muchas de las aplicaciones de amplificación
y/o comparación. También se utilizan en circuitos, para realizar operaciones matemáticas, filtrado de
señales, conformación y generación de diversos tipos de ondas, conversión analógica/digital y
digital/analógica, etc.
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Un circuito lineal basado en un amplificador operacional es aquel, en donde la salida es
directamente proporcional a la señal o señales de entrada. Para conformar un circuito lineal basado en un
amplificador operacional, se debe agregar una realimentación negativa (realimentar la salida con el
terminal inversor) al operacional para poder controlar las características propias del dispositivo. Cuando
se agrega dicha realimentación en el dispositivo, se origina lo que se denomina “Tierra Virtual”, debido a
que la tensión en el terminal inversor se hace prácticamente igual a la tensión en el terminal no-inversor
del operacional, esto facilita enormemente el análisis de los circuitos basados en amplificadores
operacionales.
Entre los circuitos lineales básicos se encuentran: el amplificador inversor, el seguidor de tensión,
el amplificador no- inversor, el sumador inversor, el integrador y el derivador, entre otros.
El circuito integrado µA741 es un amplificador operacional compensado en frecuencia, éste es
uno de los A-Op’s más comúnmente usados para aplicaciones generales, los bloques que conforman a
este circuito integrado son:
CIRCUITOS DE POLARIZACIÓN. ESPEJOS DE
CORRIENTE MÚLTIPLES
AMPLIFICADOR DIFERENCIAL
DE ENTRADA
AMPLIFICADOR DE ALTA
GANANCIA
FUENTES DE ALIMENTACIÓN
(Vcc Y Vee)
CIRCUITOS DE
RESTAURACIÓN
DE NIVEL DE DC
ETAPA DE SALIDA
CARGA
Fig. 3.1. Diagrama de bloques de un circuito integrado µA741
La etapa del amplificador diferencial de entrada se diseña en base a BJT’s o FET’s para
amplificar la diferencia de las señales de entrada. La etapa de amplificador de alta ganancia es un circuito
con una o más etapas amplificadoras, pudiendo tener una segunda etapa diferencial y amplificadores en
configuración emisor común para amplificar la señal de salida del circuito amplificador diferencial.
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26
Los circuitos de restauración de DC son circuitos que compensan los desniveles de DC que
producen la conexión en cascada de varias etapas amplificadoras. Los circuitos de polarización son
circuitos tipo espejos de corriente que polarizan cada una de las etapas del A-Op.
La etapa de salida posee circuitos amplificadores de corriente capaces de entregar los niveles
máximos de tensión y corriente del A-Op. La configuración más usada en esta etapa es de tipo Push-Pull.
El circuito lineal equivalente del amplificador operacional es el siguiente:
+
Ro
Ri
Vi
Vo
DC
Ao*Vi
-
Fig. 3.2. Circuito equivalente del A-Op
Las características más importantes de un amplificador operacional son:
?
Elevada ganancia de tensión en lazo abierto (Ao).
?
Alta impedancia de entrada (Ri).
?
Baja impedancia de salida (Ro).
?
Elevado ancho de banda (B).
?
Elevada relación de rechazo en modo común (CMRR).
2.1. AMPLIFICADOR INVERSOR:
Un circuito amplificador inversor es un circuito que genera una señal de salida (Vo) amplificada y
desfasada 180º con respecto a una señal de entrada (Vi) de acuerdo a la relación:
?R
Vo ? ? ?? 2
? R1
?
?? ?Vi
?
?3.1?
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2.2. AMPLIFICADOR NO-INVERSOR:
Un circuito amplificador no-inversor es un circuito que genera una señal de salida (Vo)
amplificada y en fase con respecto a una señal de entrada (Vi) de acuerdo a la relación:
? R ?
Vo ? ??1 ? 2 ?? ?Vi
? R1 ?
?3.2?
2.3. SEGUIDOR DE TENSIÓN:
Un circuito seguidor de tensión es un circuito que genera una señal de salida (Vo) que sigue a la
señal de entrada (Vi), es decir:
?3.3?
Vo ? Vi
2.4. INTEGRADOR:
Un circuito integrador es un circuito que genera una señal de salida (Vo) que integra la señal de
entrada (Vi), de acuerdo a la relación:
Vo ? ?
t
?3.4?
1
Vi ?dt
R ?C ?
0
2.5. DERIVADOR:
Un circuito derivador es un circuito que genera una señal de salida (Vo) que deriva la señal de
entrada (Vi), de acuerdo a la relación:
Vo ? ? R ?C ?
dVi
dt
?3. 5?
3. PRELABORATORIO:
Investigar el significado y valor numérico de las siguientes características eléctricas del
amplificador operacional LM741: Slew Rate (SR), Ancho de Banda (B), Producto Ganancia Ancho de
Banda (Av*B), Relación de Rechazo en Modo Común (CMRR).
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Para el circuito amplificador Inversor mostrado en la figura 3.3 y suponiendo una señal de entrada
senoidal de 1 V pico, calcular los valores de resistencia necesarios para obtener una Ganancia de tensión
Av = 22.
Para el mismo circuito de la figura 3.3, calcular el Ancho de B anda esperado, considerando la
ganancia de diseño y el producto Ganancia Ancho de Banda (Av*B) dado por el fabricante.
¿Cómo haría para determinar la tensión máxima de entrada para que no haya distorsión a la
salida?
R2
-15 V
R1
Vo
AC
Vi
+
+15 V
Fig. 3.3. Amplificador Inversor
Para el circuito amplificador No-Inversor mostrado en la figura 3.4 y suponiendo una señal de
entrada senoidal de 100 mV pico, determinar los valores de resistencia necesarios para obtener una
Ganancia de tensión Av = 22.
Para el mismo circuito de la figura 3.4 calcular el Ancho de Banda esperado, considerando la
ganancia de diseño y el producto Ganancia Ancho de Banda (Av*B) dado por el fabricante.
R2
-15 V
R1
Vo
+
AC
Vi
+15 V
Fig. 3.4. Amplificador No-Inversor
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Para el circuito seguidor de tensión mostrado en la figura 3.5 y suponiendo una señal de entrada
senoidal de 5 V pico, determinar:
?
Tensión de salida del circuito (Vo).
?
Ganancia del circuito amplificador (A V).
-15 V
Vo
+
+15 V
Vi
AC
Fig. 3.5. Seguidor de tensión
Para el circuito Integrador mostrado en la figura 3.6 y suponiendo una señal de entrada cuadrada
de 1 V pico, determinar:
?
Tensión de salida del circuito (Vo).
?
Ganancia del circuito amplificador (A V).
C
-15 V
R
Vo
AC
Vi
+
+15 V
Fig. 3.6. Integrador
Para el circuito Derivador mostrado en la figura 3.7 y suponiendo una señal de entrada senoidal
de 1 V pico, determinar:
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?
Tensión de salida del circuito (Vo).
?
Ganancia del circuito amplificador (A V).
30
R
-15 V
C
Vo
AC
Vi
+
+15 V
Fig. 3.7. Derivador
4. MATERIALES Y EQUIPOS DE LABORATORIO:
?
Amp-Op: (1) LM741 (o equivalente).
?
Resistencias: (1) 10 K? , (1) 22 K? , (1) 100 K? ?y ½ W c/u.
?
Condensadores: (1) 68 nF, (1) 150 nF y 50 V c/u.
?
Osciloscopio.
?
Generador de señales.
?
Fuente de alimentación contínua.
?
Protoboard.
?
Puntas de prueba.
?
Cables.
5. PROCEDIMIENTO:
Amplificador Inversor:
a.
Montar el circuito diseñado para la figura 3.3.
b. Alimentar con una tensión dual de 15V al Amp-Op e introducir una señal senoidal de 0,5V pico y
una frecuencia de 1 KHz (medidos con el osciloscopio).
c.
Llenar la tabla que se presenta a continuación con los valores medidos.
d. Para medir el Ancho de Banda, aument ar la frecuencia hasta que Vo=Vomáx/1,41. En ese
momento medir la frecuencia. Para realizar esta medición se debe mantener Vi constante.
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Vi (V)
e.
Vo (V)
Av
T (º)
B (Hz)
31
Vi máx (V)
Observar y dibujar las formas de onda de las tensiones de entrada (Vi) y salida (Vo) del circuito.
Canal A:
Volts/Div:
Time/Div:
Canal B:
Volts/Div:
Time/Div:
f.
¿Qué relación se encuentra entre la Ganancia de tensión y la tensión máxima de entrada?.
Amplificador No Inversor:
a.
Montar el circuito diseñado para la figura 3.4.
b. Alimentar con una tensión dual de 15V al Amp-Op e introducir una señal senoidal de 0,5 V pico y
una frecuencia de 1 KHz (medidos con el osciloscopio).
c.
Llenar la tabla que se presenta a continuación con los valores medidos.
Vi (V)
Vo (V)
Av
T (º)
B (Hz)
Vi máx (V)
d. Para medir el Ancho de Banda, aument ar la frecuencia hasta que Vo=Vomáx/1,41. En ese
momento medir la frecuencia. Para realizar esta medición se debe mantener Vi constante.
e.
¿Si la ganancia de diseño fuera Av=100, cuál sería el Ancho de Banda esperado?.
f.
Observar y dibujar las formas de onda de las tensiones de entrada (Vi) y salida (Vo) del circuito.
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32
Canal A:
Volts/Div:
Time/Div:
Canal B:
Volts/Div:
Time/Div:
Seguidor de tensión:
a.
Montar el circuito mostrado en la figura 3.5.
b. Alimentar con una tensión dual de 15V al Amp-Op e introducir una señal senoidal de 5 V pico y
una frecuencia de 1 KHz (medidos con el osciloscopio).
c.
Llenar la tabla que se presenta a continuación con los valores medidos.
d. Observar y dibujar las formas de onda de las tensiones de entrada (Vi) y salida (Vo) del circuito.
Valor pico tensión de salida (Vo)
Ganancia de tensión (Vo/Vi)
Desfasaje (º)
Canal A:
Volts/Div:
Time/Div:
Canal B:
Volts/Div:
Time/Div:
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33
Integrador:
a.
Montar el circuito mostrado en la figura 3.6.
b. Alimentar con una tensión dual de 15V al Amp-Op e introducir una señal triangular de 1 V pico y
una frecuencia de 1 KHz.
c.
Colocar un condensador de realimentación C=68 nF y una resistencia R1=10 K? .
d. Llenar la tabla que se presenta a continuación con los valores medidos.
Condensador C=68 nF
Condensador C=150 nF
Valor pico tensión de salida (Vo)
Ganancia de tensión (Vo/Vi)
Desfasa je (º)
e.
Observar y dibujar las formas de onda de las tensiones de entrada (Vi) y salida (Vo) del circuito.
Canal A:
Volts/Div:
Time/Div:
Canal B:
Volts/Div:
Time/Div:
f.
Alimentar ahora el circuito con una señal cuadrada de 1 V pico y una frecuencia de 100 Hz.
Aumentar lentamente la frecuencia hasta conseguir una señal lo más parecida posible a la
integral de la señal de entrada. Observar y graficar la forma de onda de salida.
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Canal A:
Volts/Div:
Time/Div:
Canal B:
Volts/Div:
Time/Div:
g. Escribir una ecuación matemática que describa el funcionamiento del circuito para estas últimas
condiciones.
h. Colocar un condensador de realimentación C=150 nF y una resistencia R1=10 K? .
i.
Repetir los pasos del d al g para el nuevo valor del condensador de realimentación.
Canal A:
Volts/Div:
Time/Div:
Canal B:
Volts/Div:
Time/Div:
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6. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES:
35
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PRÁCTICA 4
AMPLIFICADORES OPERACIONALES: CIRCUITOS BÁSICOS NO LINEALES
1. OBJETIVOS:
1.1. OBJETIVO GENERAL:
?
Distinguir las características eléctricas de los amplificadores operacionales (A-Op’s) en lazo
abierto o con realimentación positiva.
1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
?
Determinar teóricamente las características eléctricas más relevantes para cada uno de los
circuitos contenidos en la práctica.
?
Determinar la tensión de salida de un circuito comparador en configuración inversor y no-inversor.
?
Determinar la tensión de salida y observar las características de transferencia de un circuito
comparador regenerativo “Schmitt Trigger”.
?
Determinar la tensión de salida y observar las características de transferencia de un circuito
rectificador de onda completa de precisión.
2. TEORÍA:
Un circuito no lineal basado en un amplificador operacional es aquel, en donde la salida no es
proporcional a la señal o señales de entrada. Para conformar un circuito no lineal basado en un
amplificador operacion al, se debe colocar al operacional en lazo abierto o con realimentación positiva
(realimentar la salida con el terminal no-inversor) para poder controlar las características propias del
dispositivo.
En ambos casos (lazo abierto o realimentación positiva), las tensiones en los terminales inversor
y no-inversor del operacional no son iguales y en el operacional ocurre un efecto de inestabilidad que
mantiene a la Función de Transferencia del A-Op con una ganancia muy elevada, es decir, cualquier
cambio en la entrada, por mínimo que sea, origina que la salida se vaya a su valor máximo positivo (Vcc)
o máximo negativo (V EE), introduciendo saturación en la salida del sistema y por lo tanto histéresis en la
salida.
Desde el punto de vista frecuencial, dicha realimentación positiva introduce polos en el semiplano
derecho del plano complejo S, produciendo la condición de inestabilidad.
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El funcionamiento del amplificador operacional en lazo abierto o con realimentación positiva es el
siguiente: cuando la tensión en el terminal no-inversor es mayor que en el terminal inversor, la tensión de
salida es un nivel alto (Vcc), cuando la tensión en el terminal no-inversor es menor que en el terminal
inversor, la tensión de salida es un nivel bajo (VEE) y cuando las tensiones en los terminales no-inversor e
inversor son iguales, la tensión de salida es cero, aunque este último caso es prácticamente imposible de
lograr debido a que por pequeña que sea la diferencia entre ambos terminales, siempre uno será mayor
que el otro. Este funcionamiento se puede resumir de la siguiente manera:
?
Si V ? ? V - ?
Vo ? Vcc
?
Si V ? ? V ? ?
Vo ? VEE
?
Si V ? ? V - ?
Vo ? 0
Entre los circuitos no lineales básicos se encuentran: el comparador no-inversor, el comparador
inversor, el comparad or regenerativo o “Schmitt Trigger”, el rectificador demedia onda de precisión y el
rectificador de onda completa de precisión, entre otros.
Las características más importantes de un comparador son:
?
Alta velocidad de respuesta (Alto Slew Rate).
?
Bajos ni veles de Offset (IOS, IB y VOS).
?
Bajo nivel de ruido.
?
Alta ganancia en lazo abierto (Ao).
2.1. EL A-OP COMO COMPARADOR:
Básicamente el apmplificador operacional utilizado como circuito comparador lo que hace es
“comparar dos señales”, las cuales se introducen por sus terminales inversor y no-inversor, de acuerdo a
los niveles de tensión introducidos por ambos terminales, el resultado de dicha comparación se puede
definir como:
?
Si V ? ? V - ?
Vo ? Vcc
?
Si V - ? V ? ?
Vo ? VEE
?
Si V ? ? V - ?
Vo ? 0
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2.2. COMPARADOR REGENERATIVO “SCHMITT TRIGGER”:
A veces se desean comparar dos señales, pero éstas presentan algunas veces ruido aleatorio
debido a ciertos factores como el ambiente o entorno en donde se instale el circuito, entre otros. La
presencia de es te tipo de ruidos puede alterar el valor verdadero de las señales de entrada que se
desean comparar y por lo tanto puede originarse una comparación inadecuada la cual produciría una
señal de salida no deseada. Otras veces, se desean transformar señales lentas en abruptas.
-15 V
-
Vi
Vo
Vref
+
R1
+15 V
R2
Fig. 4.1. Comparador Regenerativo “Schmitt Trigger”
Para este tipo de casos lo conveniente es utilizar un comparador regenerativo o de tipo “Schmitt
Trigger”, este comparador tiene la característica de que cambia el nivel de tensión de referencia que se
encuentra presente en el terminal no-inversor del A-Op, debido a esto, el circuito tendrá dos niveles de
referencia en el terminal no-inversor, éste cambiará de VREF1 (si Vo=Vcc) a VREF2 (si Vo=VEE), esto hace
que la Función de Transferencia del sistema exhiba una histéresis de la forma:
Vo
Vcc
VREF1
VREF2
Vi
VEE
Ancho de la ventana de histéresis
Fig. 4. 2. Ventana de histéresis del comparador regenerativo
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Cuando la salida del comparador es alta (Vo=Vcc), la tensión en el terminal no-inversor del
comparador es mayor que la señal de entrada Vi, de la forma:
V ? ? ? ?Vcc ? ?1 ? ? ??VREF ? V REF1 ? Vi
?4 .1?
Cuando la salida del comparador es baja (Vo=VEE), la tensión en el terminal no-inversor del
comparador es menor que la señal de entrada Vi, de la forma:
V ? ? ? ?V EE ? ?1 ? ? ??V REF ? VREF 2 ? Vi
?4 .2 ?
En la figura 4. 2 se puede determinar el ancho de la ventana de histéresis, realizando la resta de
las tensiones que se generan en el terminal no-inversor del comparador cuando la salida de éste cambia
de alto a bajo, es decir:
Ancho ven tan a ? VREF1 ? VREF2
Ancho ven tan a ? ? ??Vcc ? V EE ?
?4 .3 ?
También en la figura 4.2 se puede observar que la comparación dependerá de la pendiente de la
señal de entrada. Cuando la pendiente es positiva, la salida (Vo) se rige por la curva de histéresis de
V REF1 (flechas hacia la derecha), por otro lado, si la pendiente de la señal es negativa, la salida (Vo) se
rige por la curva de histéresis de VREF2 (flechas hacia la izquierda).
Al conmutar la salida, un eventual ruido superpuesto a la señal de entrada (Vi) es incapaz de
reconmutar en forma simple al comparador, ya que el punto de comparación cambia con el cambio en la
salida, a menos que el nivel de ruido superpuesto supere la diferencia V REF1 ? VREF 2 .
2.3. RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA DE PRECISIÓN:
Este circuito permite rectificar una señal en onda completa, incluso aquellas cuyo valor pico sea
inferior a 0,7 V, hasta señales con un valor pico sea aproximadamente 0,7/Ao, donde Ao es la ganancia
en lazo abierto del operacional.
En el semiciclo positivo de la señal de entrada (Vi), se observa que en el operacional superior
+
-
V >V , esto origina que la salida de éste sea +Vcc, haciendo que D1 conduzca, produciendo una
realimentación negativa en dicho operacional y colocándolo en configuración seguidor de tensión, por lo
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tanto la salida del rectificador (V L) se igual a la entrada (VL=Vi). En este mismo semiciclo, en el
+
-
operacional inferior se observa que V <V , esto origina que la salida de este operacional sea –Vcc, esto
hace que D2 se encuentre en estado inverso, por ende, la salida de dicho operacional no contribuye a la
salida del rectificador.
-15 V
-
Vi
+
D1
+15 V
R2
R1
VL
-15 V
-
+
D2
+15 V
RL
Fig. 4.3. Rectificador de onda completa de presición
En el semiciclo negativo de la señal de entrada (Vi), se observa que en el operacional superior
+
-
V <V , esto hace que la salida de éste sea –Vcc, haciendo que D2 se encuentre en estado inverso y por
lo tanto la salida de este operacional no incide en la salida del rectificador. En el operacional inferior se
+
-
observa que V >V , esto origina una salida en este operacional +Vcc, haciendo conducir a D1, quedando
este operacional con realimentación negativa en configuración amplificador inversor con ganancia R2/R1,
es decir, que si R2=R1, la salida del rectificador es igual a la entrada (V L=-Vi), y como en este semiciclo
los valores de la señal de entrada son negativos, la salida VL será positiva.
Debido al funcionamiento del circuito, la Función de Transferencia del mismo es igual al módulo
de la función de entrada (Vi), es decir:
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VL
Vi
Fig. 4. 4. Función de Transferencia del rectificador de onda completa de presición
3. PRELABORATORIO:
Para el circuito comparador mostrado en la figura 4.5 determinar y graficar la tensión de salida
para las siguientes condiciones de las entradas V1 y V2.
-15 V
V1
Vo
V2
+
+15 V
Fig. 4.5. Comparador
?
V1= 15 V y V2=5 V.
?
V1=0 V y V2= -10 V.
?
V1=5 V y V2=15 V.
Para el circuito de la figura 4.1, con Vref =5 V, R1=1 K?, R2=2,2 K? y Vi=15*Sen(wt). Determinar
la tensión de salida del circuito, la Función de Transferencia y el ancho de la ventana de histéresis.
Para el circuito rectificador de onda completa de presición de la figura 4.3, con R1=R2= 1K? y
Vi=20mV*Sen(wt), determinar la tensión de salida del circuito y la Función de Transferencia.
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4. MATERIALES Y EQUIPOS DE LABORATORIO:
?
Amp-Op: (2) LM741 (o equivalente).
?
Resistencias: (2) 10 K? , (1) 22 K? y ½ W c/u.
?
Potenciómetros: (2) 500K ? .
?
Osciloscopio.
?
Generador de señales.
?
Fuente de alimentación contínua.
?
Protoboard.
?
Puntas de prueba.
?
Cables.
5. PROCEDIMIENTO:
a.
Montar el circuito mostrado en la figura 4.6.
b. Alimentar el circuito con una alimentación dual de 15 V.
c.
Aplicar los voltajes indicados en la tabla siguiente.
d. Observar la salida del circuito comparador.
e.
Llenar la tabla 4.1 con los valores medidos y comparar con los valores calculados.
+15 V
P1
V1 ó V2
-15 V
V1
Vo
V2
V1 ó V2
P2
+
+15 V
-15 V
Fig. 4.6. Circuito comparador
42
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Tensión entrada V1 (V)
0
0
5
5
-5
-5
Tensión entrada V2 (V)
5
-5
0
-5
0
5
Salida (Vo)
a.
Montar el circuito de la figura 4.1, con R1=10 K? y R2=22 K? y V REF=0V.
b. Alimentar el circuito con una alimentación dual de 15 V.
c.
Introducir una señal senoidal de entrada (Vi) de 5 V pico y 1 KHz.
d. Observar y dibujar las señales de entrada (Vi) y salida (Vo).
Canal A:
Volts/Div:
Time/Div:
Canal B:
Volts/Div:
Time/Div:
e.
Colocar el control del Time-Division en la posición X-Y para observar la Función de Transferencia
del circuito.
f.
Observar y dibujar la ventana de histéresis del circuito comparador regenerativo.
Canal A:
Volts/Div:
Time/Div:
Canal B:
Volts/Div:
Time/Div:
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44
g. Calcular el ancho de la ventana de histéresis utilizando el gráfico anterior.
Ancho de la ventana de histéresis (V)
a.
Montar el circuito de la figura 4.3, con R1=R2=10 K? y RL=1 K?.
b. Alimentar el circuito con una alimentación dual de 15 V.
c.
Introducir una señal senoidal de entrada (Vi) de 20 mV pico y 1 KHz.
d. Observar y dibujar las señales de entrada (Vi) y salida (Vo).
Canal A:
Volts/Div:
Time/Div:
Canal B:
Volts/Div:
Time/Div:
e.
Colocar el control del Time-Division en la posición X-Y para observar la Función de Transferencia
del circuito.
f.
Observar y dibujar la Función de Transferencia del rectificador.
Canal A:
Volts/Div:
Time/Div:
Canal B:
Volts/Div:
Time/Div:
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g. Colocar en la resistencia R2 un nuevo valor R2=2,2 K? .
h. Observar y dibujar las señales de entrada (Vi) y salida (Vo).
Canal A:
Volts/Div:
Time/Div:
Canal B:
Volts/Div:
Time/Div:
i.
Colocar el control del Time-Division en la posición X-Y para observar la Función de Transferencia
del circuito.
j.
Observar y dibujar la Función de Transferencia del rectificador.
Canal A:
Volts/Div:
Time/Div:
Canal B:
Volts/Div:
Time/Div:
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6. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES:
46
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PRÁCTICA 5
AMPLIFICADORES OPERACIONALES: APLICACIONES LINEALES Y NO LINEALES
1. OBJETIVOS:
1.1. OBJETIVO GENERAL:
?
Analizar las características eléctricas de algunas de las aplicaciones típicas tanto lineales como
no-lineales de los amplificadores operacionales (A-Op’s).
1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
?
Determinar teóricamente las características eléctricas más relevantes para un circuito convertidor
V/I con conexión de carga a tierra y tensión de control diferencial.
?
Graficar y comprobar que la corriente de salida (IL) de un convertidor V/I no depende de la carga
conectada.
?
Determinar teóricamente las características eléctricas de un circuito generador de onda cuadrada
u oscilador astable.
?
Graficar la señal de salida (VL) y la tensión del condensador de temporización (Vc) de un circuito
generador de onda cuadrada u oscilador astable.
?
Calcular los tiempos en estado alto y bajo de la señal de salida de de un circuito generador de
onda cuadrada.
?
Determinar teóricamente las características eléctricas de un circuito detector de ventana.
?
Graficar la señal de salida (VL ) de un circuito detector de ventana.
?
Graficar la Función de Transferencia de un circuito detector de ventana.
2. TEORÍA:
Existen gran variedad de aplicaciones tanto lineales como no-lineales que utilizan A-Op’s para
resolver diferentes tipos de problemas que se presentan comúnmente como: generación de ondas,
detección, filtraje y conversión de señales, etc.
Entre las aplicaciones más comunes se tiene el generador de onda cuadrada u oscilador astable
(ningún estado estable), el convertidor tensión corriente y el detector de ventana, éstos son los tres
circuitos que se estudiarán en esta práctica.
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2.1. CONVERTIDOR TENSIÓN CORRIENTE:
Este circuito es un convertidor tensión corriente con conexión de carga a tierra y tensión de
control diferencial, el cual tiene como propósito convertir una tensión de entrada, la cual es diferencial, en
una corriente que es proporcional a la diferencia de las señales de entrada (V 1 y V2) y la cual no depende
de la carga conectada a la salida, de la forma:
IL ?
V1 ? V 2
R1
?5. 1?
Este circuito realiza esta función de conversión siempre y cuando se cumplan dos condiciones
importantes, la carga conectada a su salida sea menor o igual a una resistencia de carga máxima (RLmáx ),
la cual depende de los mismos parámetros del circuito y que exista una relación determinada entre las
resistencias R1, R2, R3 y R4.
-15 V
R1
-
V1
Vo
V2
R4
VL
+
R2
RL
+15 V
R3
Fig. 5.1. Convertidor tensión-corriente
El valor de la resistencia máxima de carga (R Lmáx) que se puede colocar en el circuito antes de
que se pierda la linealidad es:
R3
?V2
R2
?
? R3 ?
I L ?1 ?
?
? R2 ?
Vcc ?
RLmáx
?5. 2?
La relación entre las resistencias R1, R2, R3 y R4 es la siguiente:
R3 R 4
?
R 2 R1
?5.3?
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2.2. GENERADOR DE ONDA CUADRADA:
Este circuito genera una señal cuadrada periódica, de amplitud y frecuencia definidas por los
parámetros del circuito. Se dice que es un oscilador astable porque no posee un estado estable ya que la
señal cuadrada cambia continuamente de su valor de estado bajo a su valor de estado alto.
Al tener realimentación positiva el A-Op funciona como comparador, es decir, que la salida (Vo)
sólo puede presentar dos valores (+Vcc ó -Vcc). En el intervalo de tiempo en que la salida del A-Op (Vo)
+
-
está en estado alto (V >V ), la tensión en el condensador (Vc) es menor que la tensión en el terminal noinversor. En estas condiciones el capacitor tiende a cargarse al voltaje de salida (+Vcc) a través de la
resistencia (R) y eventualmente alcanzará el voltaje que existe en V+, el cual es una fracción de la tensión
de salida (ßVo), donde el factor ß es una relación entre las resistencias R2 y R3, ß=R3/(R2+R3); esto
-
+
hará que cambie la salida a estado bajo (-Vcc) ya que ahora V >V , cuando esto sucede, el condensador
tiende a cargarse al nuevo voltaje de salida (-Vcc), para ello el capacitor se descarga a través de las
resistencias R, R2 y R3, hasta que la tensión en el condensador sea menor que la tensión en el terminal
no-inversor, la salida cambie nuevamente a estado alto (+Vcc) y el proceso se reinicia.
R
-15 V
Vo
C
+
R2
+15 V
R3
Fig. 5.2. Generador de onda cuadrada
Analizando el circuito, se puede establecer la tensión en el condensador (Vc) en función del
tiempo como:
Vc(t ) ? ?? ? ?Vcc ? Vcc???
?
t
?
? Vcc
?5.4?
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donde:
?: Constante de tiempo del circuito. (s)
Vc(t): Voltaje en el condensador. (V)
ß: Relación entre las resistencias R2 y R3. ? ?
R3
R 2 ? R3
Vcc: Tensión de alimentación del A-Op. (V)
Durante el periodo de carga, cuando la tensión en el condensador se hace igual a la tensión en el
terminal no -inversor, es decir, cuando Vc(t)= ßVcc, la salida cambiará a estado bajo, si esto ocurre en un
instante denominado TON , el cual es el tiempo en el la salida permanece en estado alto, entonces:
? ? ? Vcc ? Vcc ?
TON ? ? ?Ln ??
??
? ? Vcc ? Vcc ?
?5. 5?
En el caso contrario, en el periodo de descarga, cuando la tensión en el condensador se hace
igual a la tensión en el terminal no-inversor, es decir, cuando Vc(t)= -ßVcc, la salida cambiará a estado
alto, si esto ocurre en un instante denominado TOFF, el cual es el tiempo en el la salida permanece en
estado bajo, entonces:
? ? Vcc ? Vcc ?
TOFF ? ? ?Ln??
??
? ? ? Vcc ? Vcc ?
?5. 6?
2.3. DETECTOR DE VENTANA:
Es un circuito cuya función es determinar cuando una tensión de entrada se encuentra dentro de
un rango de tensión definido (Vref1 – Vref2).
La salida baja del circuito indica que la entrada está dentro de una ventana de voltaje definida por
V ref1 – Vref2. Estos dos valores fijan los niveles de tensión de referencia empleados.
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-15 V
Vref2
D1
-
+
+15 V
Vi
-15 V
D2
Vref1
VL
+
RL
+15 V
Fig. 5.3. Detector de ventana
Partiendo de la condición de que la tensión de referencia 2 (V ref2) es mayor que la tensión de
+
-
referencia 1 (Vref1), entonces: si la señal de entrada (Vi) es mayor que Vref2, en el A-Op superior, V >V ,
esto hace que su salida sea alta (+Vcc), haciendo conducir al diodo 1 (D1) y originando una salida (V L)
-
+
aproximadamente igual a +Vcc. En el A-Op inferior V >V , esto hace que su salida sea -Vcc, colocando
en inverso al diodo 2 (D2), haciendo que el A-Op inferior no contribuya a la salida (V L ).
Si la señal de entrada es menor que la tensión de referencia 1 (Vref1), en el A-Op inferior V+>V -,
esto hace que su salida sea +Vcc, haciendo conducir al diodo 2 (D2) y originando en VL una salida
-
+
aproximadamente igual a +Vcc. En el A-Op superior V >V , esto hace que su salida sea -Vcc, colocando
en inverso al diodo 1 (D1), haciendo que el A-Op superior no contribuya a la salida (VL).
-
+
Si la señal de entrada se encuentra comprendida entre Vref1 y Vref2, en el A-Op superior V >V ,
esto hace que su salida sea -Vcc, colocando en inverso al diodo 1 (D1), haciendo que el A-Op superior no
contribuya a la salida (V L). En el A-Op inferior V->V+, esto hace que su salida sea -Vcc, colocando en
inverso al diodo 2 (D2) también. Como ambos operacionales no contribuyen a la salida (VL), la misma es
nula, debido a los circuitos abiertos de los dos diodos.
La Función de Transferencia de dicho circuito se muestra a continuación:
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Vo
Vcc
Vref1
Vref2
Vi
Fig. 5.4. Función de Transferencia del Detector de ventana
El circuito detecta, llevando a 0 V su salida (V L) cuando una señal de entrada (Vi) se encuentra
comprendida entre dos valores de tensión límites (V ref1 – Vref2).
3. PRELABORATORIO:
Para el circuito convertidor tensión-corriente de la figura 5.1 con: R1=680 ?, R2=1,2 K? ,
R3=1,8 K?, R4=1 K?, V1=15*Sen (wt) y V2=10*Sen (wt), determinar el valor y gráfico de la corriente de
salida circulante por la carga (IL ), así como el valor de resistencia máxima que se puede colocar en la
carga si la tensión de alimentación es Vcc=15 V.
Para el circuito generador de onda cuadrada de la figura 5.2 con: R=10 K?, C=150 nF,
R2=2,2 K? y R3=3,3 K?, determinar las formas de onda de la tensión de salida (Vo), tensión en el
condensador (Vc) y frecuencia de oscilación de dichas señales si la tensión de alimentación es Vcc=15 V.
En el circuito detector de ventana de la figura 5.3 las tensiones de referencia son -5 V y +5 V y la
señal de entrada (Vi) es una onda senoidal Vi=15*Sen (wt). Definir los valores de la tensión de
alimentació n dual (+Vcc y -Vcc) que deben introducirse para que el circuito funcione correctamente.
Graficar la señal de salida (Vo) y la Función de Transferencia del circuito.
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4. MATERIALES Y EQUIPOS DE LABORATORIO:
?
Amp-Op: (2) LM741 (o equivalente).
?
Resistencias: (2) 10 K? , (1) 2,2 K? , (1) 3,3 K? , (1) 1,2 K? , (2) 1,5 K? , (1) 1 K? , (2) 680 ? y ½ W
c/u.
?
Condensadores: (1) 150 nF y 25 V.
?
Diodos: (2) 1N4008 (o equivalente).
?
Osciloscopio.
?
Generador de señales.
?
Fuente de alimentación contínua.
?
Protoboard.
?
Puntas de prueba.
?
Cables.
5. PROCEDIMIENTO:
a.
Montar el circuito mostrado en la figura 5.1.
b. Alimentar el circuito con una alimentación dual de 15 V.
c.
Colocar R3=1,2 K?, R2=1 K? y una resistencia de carga (RL) de 1 K? .
d. Aplicar las señales de entrada (V1 y V2) y los valores de resistencia R1 indicados en la tabla
siguiente.
Tensión entrada V1 (Vpico)
10
10
15
Tensión entrada V2 (Vpico)
5
5
5
Resistencia R1 (K? )
1
1,2
1,2
Resistencia R4 (K? )
1,2
1,5
1,5
Corriente de carga (mA)
e.
Medir y graficar el valor de la corriente circulante por la carga (IL) para cada uno de los valores
señalados en la tabla.
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Canal A:
Volts/Div:
Time/Div:
Canal B:
Volts/Div:
Time/Div:
Canal A:
Volts/Div:
Time/Div:
Canal B:
Volts/Div:
Time/Div:
Canal A:
Volts/Div:
Time/Div:
Canal B:
Volts/Div:
Time/Div:
54
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a.
Montar el circuito generador de onda cuadrada de la figura 5.2.
b. Alimentar el circuito con una alimentación dual de 15 V.
c.
Colocar R=10 K?, C=150 nF, R2=2,2 K? y R3=3,3 K?.
d. Graficar la tensión de salida del circuito oscilador (Vo).
Canal A:
Volts/Div:
Time/Div:
Canal B:
Volts/Div:
Time/Div:
e.
Medir el periodo (T) y la frecuencia (f) de la señal generada.
Señal de salida (Vo)
Periodo (s)
Frecuencia (Hz)
f.
Graficar el voltaje en el condensador de temporización (Vc).
Canal A:
Volts/Div:
Time/Div:
Canal B:
Volts/Div:
Time/Div:
55
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56
g. Medir el periodo (T) y la frecuencia (f) de la señal generada.
Periodo (s)
Voltaje en el condensador (Vc)
Frecuencia (Hz)
a.
Montar el circuito detector de ventana de la figura 5.3.
b. Alimentar el circuito con una alimentación dual de 15 V.
c.
Colocar una resistencia de carga (RL) de 1 K? .
d. Introducir una señal de entrada senoidal Vi=15*Sen (wt).
e.
Aplicar las tensiones de referencia: V ref1=-5 V y V ref2=+5 V.
f.
Graficar la señal de salida del circuito detector (Vo).
Canal A:
Volts/Div:
Time/Div:
Canal B:
Volts/Div:
Time/Div:
g. Llevar el control Time-Division a la posición X-Y, colocar el canal 1 en la entrada (Vi) y el canal 2
en la salida (Vo).
h. Graficar la Función de Transferencia del circuito (Vo/Vi).
i.
Medir el ancho en Voltios de la señal cuando ésta se encuentra en nivel bajo (0 V).
Ancho de la señal en nivel bajo (V)
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Canal A:
Volts/Div:
Time/Div:
Canal B:
Volts/Div:
Time/Div:
j.
Repetir los pasos del e al i con las siguientes tensiones de referencia: Vref1=0 V y Vref2=+5 V.
Canal A:
Volts/Div:
Time/Div:
Canal B:
Volts/Div:
Time/Div:
Canal A:
Volts/Div:
Time/Div:
Canal B:
Volts/Div:
Time/Div:
57
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Ancho de la señal en nivel bajo (V)
6. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES:
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BIBLIOGRAFÍA
?
FRANCO, Sergio. Diseño con Amplificadores Operacionales y circuitos integrados analógicos.
3ra edición. McGraw -Hill. México 2002.
?
BOYLESTAD, Robert; Nashelsky, Louis. Electrónica: Teoría de circuitos. 6ta edición. Prentice
Hall. México 1997.
?
MALONEY, Timothy. Electrónica Industrial Dispositivos y Sistemas. Prentice Hall. México 1983.
?
BELOVE, Charles; Schilling, Donald. Circuitos electrónicos: Discretos e Integrados . Marcombo.
España 1974.
?
HALKIAS, Cristos; Millman, Jacob. Dispositivos y circuitos electrónicos. McGraw-Hill. España
1972.