Amplificadores Operacionales Respuesta en Frecuencia
1. Determinación de la respuesta en frecuencia para un amplificador operacional no inversor:
a) Dibujar el circuito de la figura 1 utilizando software aplicado.
b) Aplicar a la entrada una señal senoidal de 10Hz 25mVp.
c) Verificar prácticamente realizando una simulación con software aplicado, el valor de la tensión a la salida del sistema, y calcular el valor de la ganancia de tensión y expresarla en dB.
Calculo especificado en la taba del punto d).
d) Repetir el punto anterior para otros valores de frecuencia hasta los 200KHz completando la siguiente tabla.
e) Con los valores obtenidos en la tabla determinar la curva de la respuesta en frecuencia, graficando la variación de la ganancia de tensión en dB, en función de la frecuencia en escala logarítmica.
f) Determinar las frecuencias de corte, es decir aquellos valores en la que la ganancia de tensión haya disminuido -3dB de su valor máximo, marcar dichos valores en la curva y determinar el ancho de banda de la respuesta en frecuencia.
Cuando la frecuencia vale aproximadamente 30kHz, la ganania de tension disminuye -3dB.
Bw=30Khz-0Hz=30KHz
Bw=30Khz-0Hz=30KHz
g) Modificar el circuito anterior tal como muestra la figura 2.
h)Repetir para esta nueva configuración circuital los puntos b), c), d), e).
b);c);d)
i) Graficar respuesta en frecuencia y, determinar nuevamente las frecuencias de corte y el BW, hacer comentarios.
b);c);d)
i) Graficar respuesta en frecuencia y, determinar nuevamente las frecuencias de corte y el BW, hacer comentarios.
Disminuye -3dB en 20KHz.
Bw=20KHz-20Hz=19998Hz
j) A continuación determinaremos la frecuencia de corte superior del circuito de la figura 2 mediante mediciones en régimen transitorio. Para ello reemplazaremos el generador de señal senoidal por uno de onda cuadrada de 25mVpp, 1 KHz.
k) Verificar prácticamente realizando una simulación con software aplicado, el valor de la tensión a la salida del sistema midiendo el tiempo de crecimiento (rise time) y graficar la señal de entrada y salida.
Señal de entrada.
Señal de salida.
l) Calcular el valor de la frecuencia de corte superior, mediante la siguiente formula:
fcs = 0,35/ Tr = 31,3kHz
m) A continuación determinaremos la frecuencia de corte inferior del circuito de la figura 2 mediante mediciones en régimen transitorio. En este caso excitaremos el circuito con una onda cuadrada de 25mVpp, 50Hz.
n) Verificar prácticamente realizando una simulación con software aplicado, el valor de la tensión a la salida del sistema midiendo la inclinación (tilt) y graficar la señal de entrada y salida.
Señal de entrada.
Señal de salida.
o) Calcular el valor de la frecuencua de corte inferior, mediante la siguiente formula.
Fci = (P.F) / π
P= (Vmin - Vmax)/Vmin = 1.314
Fci = 20,93Hz
p) Con los valores obtenidos l) y o), determinar el BW, y comparar con los valores determinados en el punto i). Hacer comentarios.
BW= Fsc-Fci = 31,27kHz.
Como conclusión de esta primera parte del trabajo practico, se puede observar que al aplicarle distintas frecuencias a un mismo circuito manteniendo el valor de la tensión, se puede lograr aumentar o disminuir el valor de la ganancia.
Otro punto a destacar es la mayor variación que presentan los circuitos en los cuales se conectaron capacitores.
BW= Fsc-Fci = 31,27kHz.
Como conclusión de esta primera parte del trabajo practico, se puede observar que al aplicarle distintas frecuencias a un mismo circuito manteniendo el valor de la tensión, se puede lograr aumentar o disminuir el valor de la ganancia.
Otro punto a destacar es la mayor variación que presentan los circuitos en los cuales se conectaron capacitores.
2. En esta segunda etapa determinaremos la respuesta en frecuencia para un amplificador operacional no inversor:
a) Dibujar el circuito de la figura 3 utilizando software aplicado.
b) Aplicar a la entrada una señal senoidal de 10Hz 25mVp.
c) Verificar prácticamente realizando una simulación con software aplicado, el valor de la tensión a la salida del sistema, y calcular el valor de la ganancia de tensión y expresarla en dB.
d) Repetir el punto anterior para otros valores de frecuencia hasta los 500KHz completando la siguiente tabla:
e) Con los valores obtenidos en la tabla determinar la curva de la respuesta en frecuencia, graficando la variación de la ganancia de tensión en dB, en función de la frecuencia en escala logarítmica.
f) Determinar las frecuencias de corte, es decir aquellos valores en la que la ganancia de tensión haya disminuido -3dB de su valor máximo, marcar dichos valores en la curva y determinar el ancho de banda de la respuesta en frecuencia.
La ganancia disminuye -3dB en aproximadamente 250kHz.
g) Modificar el circuito anterior tal como muestra la figura 4.
h) Repetir para esta nueva configuaración circuital los puntos b), c), d),e).
i) Graficar respuesta en frecuencia, y determinar nuevamente las frecuencias de corte y el BW, hacer comentarios.
La ganancia disminuye -3dB en aproximadamente 20 KHz.
Bw= 20 kHz - 10Hz= 1990Hz
j) A continuación determinaremos la frecuencia de corte superior del circuito de la figura 2 mediante mediciones en régimen transitorio. Para ello reemplazaremos el generador de señal senoidal por uno de onda cuadrada de 25mVpp, 1 KHz.
k) Verificar prácticamente realizando una simulación con software aplicado, el valor de la tensión a la salida del sistema midiendo el tiempo de crecimiento (rise time) y graficar la señal de entrada y salida.
l) Calcular el valor de la frecuencia de corte superior, mediante la siguiente formula.
Fcs= 0,35/Tr= 0,35/15,74uS = 22,236KHz
m) A continuación determinaremos la frecuencia de corte inferior del circuito de la figura 4 mediante mediciones en régimen transitorio. En este caso excitaremos el circuito con una onda cuadrada de 25 mVpp, 100Hz.
n) Verificar prácticamente realizando una simulación con software aplicado, el valor de la tensión a la salida del sistema midiendo la inclinación (tilt) y graficar la señal de entrada y salida.
n) Verificar prácticamente realizando una simulación con software aplicado, el valor de la tensión a la salida del sistema midiendo la inclinación (tilt) y graficar la señal de entrada y salida.
o) Calcular el valor de la frecuencia de corte inferior, mediante la siguiente formula:
P = (V - V')/V = (146,87mV - 96,43mV)/146,87mV = 0.343
Fci = (PxF)/π= 10,93 Hz
p) Con los valores obtenidos l) y o),determinar el Bw, y comparar con los valores determinados en el punto i). Hacer comentarios.
Fci = (PxF)/π= 10,93 Hz
p) Con los valores obtenidos l) y o),determinar el Bw, y comparar con los valores determinados en el punto i). Hacer comentarios.
Bw= Fcs - Fci= 22,21KHz
3. Finalmente en esta tercera parte del práctico, analizaremos el comportamiento en la máxima velocidad de repuesta de diferentes circuitos de amplificadores operacionales.
a) Dibujar el circuito de la figura 5 utilizando software aplicado.
b) Aplicar a la entrada del circuito con el amplificador operacional LM741 una señal cuadrada con un generador de reloj de 1Vp frecuencia de 10KHz y un ciclo de actividad del 50%.
c) Verificar prácticamente realizando una simulación con software aplicado, el valor de la tensión a la salida del sistema, y calcular el valor de la velocidad máxima de cambio llamada slew rate.
SR= dy/dx
SR= 538,258mV/1.724uS
SR=312214.61 V/S
SR=0.312V/uS
d) Repetir el punto anterior para los siguientes amplificadores operacionales, AD8551, MC1458, TL081.
AD8551.
SR= dy/dx
SR= 596.428mV/1.201uS
SR=496.6V/S
SR=0.49V/uS
MC1458.
SR=dy/dx
SR= 3088V/S
SR=0.308V/uS
TL081.
SR= dy/dx
SR= 561.301mV/58.83nS
SR= 9541067.48V/S
SR=9.54V/uS
e) Con los valores medidos complete la siguiente tabla, y compare con los valores dados por los fabricantes.
f) Redacte las conclusiones finales del trabajo práctico.
En este trabajo practico se pudo comprobar la importancia que tiene la frecuencia al trabajar con amplificadores operacionales tanco con inversores como no inversores ya que se puede observar el cambio que producia al variarse en la tension de salida. Otro puto a marcar es la diferencia que habia entre los valores medidos con circuitos sin capacitores y los que tenían capaciores, ya que en los ultimos se podia apreciar una mayor variacion de tension con respecto a la frecuencia.
En el ultimo punto del T.P. aprendimos a medir la maxima velocidad de respuesta de diferentes circuitos con amplificadores operacionales, realizamos mediciones y demostramos la diferencia entre cuantro distintos integrados.
En este trabajo practico se pudo comprobar la importancia que tiene la frecuencia al trabajar con amplificadores operacionales tanco con inversores como no inversores ya que se puede observar el cambio que producia al variarse en la tension de salida. Otro puto a marcar es la diferencia que habia entre los valores medidos con circuitos sin capacitores y los que tenían capaciores, ya que en los ultimos se podia apreciar una mayor variacion de tension con respecto a la frecuencia.
En el ultimo punto del T.P. aprendimos a medir la maxima velocidad de respuesta de diferentes circuitos con amplificadores operacionales, realizamos mediciones y demostramos la diferencia entre cuantro distintos integrados.
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