Download Lab05 - Polarización del AO con una fuente

UNIVERSIDAD DE LA FRONTERA
FACULTAD DE INGENIERÍA Y CIENCIAS
DEPTO. INGENIERÍA ELÉCTRICA
LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRONICOS II
TEMA 5 : Polarizacion del Op Amp Con Una Sola Fuente
Preparado por: J.I.Huircan
Profesor: J.Huircan
OBJETIVOS
Uso de una única fuente para polarizar configuraciones básicas de A.O.
INTRODUCCIÓN
Hasta ahora se ha utilizado los Op Amp polarizándolos con una fuente de poder doble (±
Vcc). Sin embargo muchos de estos Op Amp pueden ser operados con una sola fuente
siempre y cuando se suministre al circuito un voltaje de referencia Vref, que reemplace
las conexiones de tierra. Este voltaje se debe encontrar a la mitad entre tierra y el voltaje
de alimentación único con que se cuente.
Estudiar y analizar el comportamiento de algunas configuraciones ya vistas
anteriormente, esta vez operando con una sola fuente de poder, será el trabajo a realizar
en el presente laboratorio. Este funcionamiento también es llamado en CA, debido a que
se asume que la señal de excitación será variable en el tiempo.
El circuito de la Figura 1 muestra la forma de conectar un Op Amp en una configuración
como amplificador inversor utilizando una sola fuente de polarización. Observe que posee
dos entradas: Primero vi, que es la señal que se quiere amplificar (CA) y VCC, la que a
través de un divisor de voltaje desplaza la señal de entrada en un valor de corriente
contínua (en este caso VCC/2). Considerando que los condensadores se comportan como
cortocircuito en CA, se anula la entrada de corriente contínua, luego la ganancia del
circuito será -R2/R1, obteniendose el comportamiento dado por (1), pero si se hace un
análisis en corriente contínua, el condensador C1 se abre y el amplificador se comporta
como un seguidor de emisor de ganancia unitaria, haciendo que VCC/2 aparezca en la
salida, obteniéndose la ecuación (2).
R2
vi
R1
V
vo = − CC
2
vo = −
Rev. 25-septiembre -2014
25-Oct-2015
(1)
(2)
Laboratorio de Circuitos Electrónicos II
R2
+V cc
C1
vi
+Vcc
R1
R3
A*
+
Vo´
C2
vo
RL
R4
* tipo LM 741 - LF 351 - TLC066 - OP 07 Etc.
Figura 1. Amplificador Inversor.
En vo’, la salida tendra la componente alterna más la componente contínua, en vo, la
componente contínua es filtrada y sólo queda la parte alterna.
Si se desea usar una sola fuente de alimentación para un amplificador No inversor o
diferencial, se debe procurar que el aporte de contínua en la salida sea VCC/2. De esta
forma, para VCC/2 (generado por un divisor de tensión) el amplificador sea este no
inversor o diferencial, se debe comportar como un seguidor de emisor, para eso se recurre
a los condensadores (por ejemplo en el caso del amplificador inversor C1 cumple el rol
mencionado).
Para el caso de un amplificador no inversor, a partir del circuito de la Figura 1 puede
mantenerse el capacitor C1 con R1 a tierra, mantener R3 y R4, conectando vi a través de
un capacitor C2 a v+. Para el amplificador diferencial resulta más complejo, una opción es
agregar otra rama R1-C1 al terminal v+ y hacer R3=R4= 2R2, esto permite en continua
tener VCC/2 en la salida y en alterna el paralelo de R3 y R4 sera igual a R2 (¿?). Revise las
propuestas.
Como conclusión para alterna, el amplificador funciona normalmente y para contínua,
funciona como un seguidor de emisor para VCC/2.
Por otro lado, existen Op Amp diseñados para operar con una sola fuente de alimentación,
tal es el caso del LF358 o el LM 324.
DESARROLLO TEÓRICO
1.
Diseñe un circuito amplificador inversor de ganancia _____ utilizando una sola
fuente de polarización. Utilice el Op Amp indicado en la figura ¿Qué relación debe
existir entre R3 y R4?
2.
Configure un Amplificador NO inversor de ganancia ______ para trabajar con una
sola fuente.
Laboratorio de Circuitos Electrónicos II
3.
Configure un Amplificador Seguidor de Emisor para trabajar con una sola fuente.
4.
Utilizando las mismas consideraciones anteriores diseñe un Amplificador Diferencial
que opere con una sola fuente con Ganancia _____. Recuerde las consideraciones de
frecuencia.
¿Qué utilidad tienen los capacitores C1 y C2 en el circuito? C1 y C2 se calculan
como sigue:
1
C1 =
2πfC R1
5.
C2 =
1
2πfC RL
Donde fc corresponde a la frecuencia de corte inferior del circuito (se estima en
aproximadamente 30 HZ) ¿Por qué se usa esta consideración?.
PREINFORME:
DESARROLLO TEÓRICO. INCLUYENDO LAYOUT DE LOS DISEÑOS — 4 HOJAS + HOJA DE PEDIDO
CARPETA INDIVIDUAL
Datasheet de los Op Amp a utilizar.
BIBLIOGRAFÍA
[1] Apuntes de Circuitos Electrónicos II.
Texas Instruments, Linear Circuits.
National Semiconductor, Linear Circuits.
Motorola, Linear Interface ICs databook.
Laboratorio de Circuitos Electrónicos II