Amplificador operacional practica 1

ELECTRÓNICA XABIER PÉREZ TEMA 04 Pràctica

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4 AMPLIFICADOR OPERACIONAL. En esta práctica se pretender verificar la parte teórica vista en clase asociada al amplificador operacional. Para ello se propone su estudio mediante la simulación con PSPICE.

4.1 Recordatorio de Conceptos Básicos sobre el PSPICE.

1 Arranque el Schematics PSpice:

2 Para dibujar un circuito,

2.1 Selección de componentes.

• Siga la ruta Draw Get New Part, • Control + G, o • Clique el botón de la imagen

En cualquiera de los casos, le aparecerá la ventana de la figura de la izquierda. Despliegue el menú Advanced y le quedará como a la derecha. Introduzca el nombre del componente en Part Name y con los controles de la derecha (Close, Place, Place & Close) fíjelo en el tapiz.

2.2 Rotación de componentes.

• Seleccione el componente • Siga la ruta Edit Rotate y Edit Flip, o • Control + R, Control + F

2.3 Cableado de los componentes.


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• Siga la ruta Draw Wire, • Control + W, o • Clique el botón de la imagen

En cualquiera de los tres casos, el puntero se convertirá en un lápiz. Una los extremos de los componentes a cablear con el lápiz. Si clicka mientras tira un cable, podrá realizar vértices.

4.2 EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL IDEAL

Monte el circuito de la figura. Fíjese que se han puesto dos marcadores de voltaje

en la entrada Vb y en la salida Vout

Siga los siguientes pasos:

1 Fije Vb = 50µV (use una u para representar la magnitud Micro).

2 Siga la ruta Analysis Setup o apriete el botón 3 Marque y rellene las opciones como sigue: Seleccione DC Sweep Name: Va Start Value: 0 End Value: 100uV Increment: 1u


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4 Siga la ruta Analysis Simulate, o F11 o el botón . Le deberá aparecer por pantalla la siguiente gráfica:

Responda a las siguientes preguntas:

1. Qué cree que hace la función DC Sweep? Qué especifican los campos Name, Start Value, End Value, Increment ?

2. Según la gráfica, para qué intervalos de valores de Va, la salida se encuentra saturada? Por qué?

3. Determine la tensión de alimentación del amplificador. 4. Según lo visto en clase, cuánto vale la salida en función de las entradas,

cuando no se produce saturación en el amplificador y no está realimentado?

5. A partir de la gráfica, cómo puede deducir el factor de amplificación del amplificador? Qué valor tiene?


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4.3 EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL SEMI-REAL.

Repita el ejercicio anterior pero usando el elemento ua741. Conéctelo como en la figura, con los valores indicados.

Marque, en el DC Sweep, los siguientes valores:

Name: Va Start Value: 0 End Value: 400uV Increment: 1u

1. Dibuje la salida resultante. Indique los valores significativos.

2. Según la gráfica, para qué intervalos de valores de Va, la salida se encuentra saturada? Por qué?


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3. Determine la tensión de alimentación del amplificador. 4. Según lo visto en clase, cuánto vale la salida en función de las entradas,

cuando no se produce saturación en el amplificador y no está realimentado?

5. A partir de la gráfica, cómo puede deducir el factor de amplificación del amplificador? Qué valor tiene?

6. Qué diferencias observa entre los dos amplificadores usados, el OPAMP y el ua741?

4.4 Comparador

Mantenga el circuito del ejercicio anterior. Fije los siguientes valores:

• Vb = 5V • Marque, en el DC Sweep, los siguientes valores:

Name: Va Start Value: 0 End Value: 10V Increment: 0.1V

Rellene la siguiente tabla

Caso 1 2 3 4 5 6 7

Va (V) 0 2 4 5 6 8 10

Vb (V) 5 5 5 5 5 5 5

Vout (V)

1 Según lo visto en teoría, qué relaciones entradas-salida se produce en un comparador?

2 Se ajustan los resultados de la tabla y de la gráfica con lo esperado? Justifíquelo

4.5 Seguidor de Tensión

Monte el siguiente circuito.

Dé valores a Va entre 0 y 20V.

Qué pasa con la salida Vout?

Qué relación se establece entre las entradas inversora y no inversora del amplificador?


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4.6 Amplificador No Inversor

Monte el circuito de la figura.

Tome medidas y rellene la tabla siguiente:

Va (V) R1 R2 Vout 4 1KΩ 1KΩ

4 1KΩ 2KΩ

4 1KΩ 3KΩ

4 1KΩ 4KΩ

4 5KΩ 1KΩ

4 100KΩ 1KΩ

1 Qué relación hay entre la entrada y la salida en función de los valores de R1 y R2?

2 Qué pasa si R1 >> R2? Qué comportamiento, ya visto, tiene la estructura no-inversora? Justifíquelo


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4.7 Amplificador Inversor

Monte el circuito de la figura.

Tome medidas y rellene la tabla siguiente:

Va (V) R1 R2 Vout 4 1KΩ 1KΩ

4 1KΩ 2KΩ

4 1KΩ 4KΩ

4 1KΩ 6KΩ

4 5KΩ 1KΩ

4 100KΩ 1KΩ

1 Qué relación hay entre la entrada y la salida en función de los valores de R1 y R2?

2 Qué pasa si R1 >> R2?


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4.8 Ejercicio 1

1 Determine analíticamente el voltaje en la entrada no inversora del amplificador operacional (Vc).

2 Obtenga analíticamente la expresión de la tensión de salida VOUT en función de las tensiones de entrada Va y Vc. Recuerde el principio de superposición al realizar el análisis.

3 Monte el circuito en PSpice para lanzar su simulación. Fíjese que usando Ctrl +

R y Ctrl + F, se ha girado el ua741 respecto a los ejercicios anteriores. 4 Antes de lanzar la simulación,

active el botón de la figura o siga la ruta de la imagen.

5 Simule el circuito y verifique si los resultados obtenidos coinciden con los del análisis de los apartados 1 y 2 de este ejercicio.


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4.9 Ejercicio 2

Monte el circuito de la figura. Note que la alimentación del ua741 está a ±20V.

Realice los siguientes ajustes:


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1. Rellene la tabla adjunta.

U3 U2 U1 U0 Vout (V) -Vout (V)

tOpen (seg)

0 0 0 0

0 0 0 1

0 0 1 0

0 0 1 1

0 1 0 0

0 1 0 1

0 1 1 0

0 1 1 1

1 0 0 0

1 0 0 1

1 0 1 0

1 0 1 1

1 1 0 0

1 1 0 1

1 1 1 0

1 1 1 1

2. A tenor de los resultados, cuál cree que es el funcionamiento de este circuito? Justifíquelo.

3. Realice el desarrollo analítico para los casos 0000, 0001, 0010 y 0011.

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