MANUAL DE PRÁCTICAS DEL LABORATORIO DE CIRCUITOS INTEGRADOS ANALOGICOS

M.I. Ricardo Valera Velázquez

2015

Práctica 1 (se realiza el 13 y 20 de febrero) CONFIGURACIONES DEL AMPLIFICADOR OPERACIONAL

OBJETIVO

Que el alumno conozca e identifique las configuraciones básicas del amp-op..

MATERIAL

5 Amplificadores operacionales LM741,Resistencias que corresponden a los diseñados a ½ watt.Varios Capacitores entre 0.01μF, 0.22μF y 1μF

DESARROLLO

Arme las siguientes configuraciones. Polarice todas las configuraciones con + 15 Volts.

INVERSOR Diseñe para una ganancia de 8 a la señal de entrada. Alimente con una

señal senoidal de 1 Vpp a una frecuencia de 1 kHz.Proporcione ahora una señal triangular y una cuadrada

NO INVERSORDiseñe para una ganancia de 5 a la señal de entrada. Alimente con una señal senoidal de 1 Vpp a una frecuencia de 1 kHz.Proporcione ahora una señal triangular y una cuadrada

SEGUIDOR DE VOLTAJE

Alambre una configuración seguidor de voltaje. Proporcione una señal senoidal de 1 Vpp a una frecuencia de 1 kHz. Aumente la amplitud de la señal de entrada hasta 10 Vpp.Observe la señal de entrada y de salida en el osciloscopio. Ahora cambie la forma de la señales y repita el enunciado anterior.

SUMADOR

Alambre el circuito sumador. Diseñe para proporcionar a V1 una ganancia a V1 de 2 y a V2 de 7 (para el circuito sumador).

Alimente tanto a V1 y a V2 una señal senoidal de 1 Vpp a una frecuencia de 1 kHz a ambas entradas. Observe la señal de salida.

RESTADORAlambre el circuito restador. Diseñe para proporcionar una ganancia 6. Alimente tanto a V1 y a V2 una señal senoidal de 1 Vpp a una frecuencia de 1 kHz a ambas entradas. La salida debe dar 0 volts.Mande una de las dos señales a tierra para que pueda observar y confirmar la ganancia diseñada.

INTEGRADOR Y DERIVADOR

Alambre los circuitos integrador y derivador, utilice los diferentes los valores de resistencias y capacitores hasta que logre la integración de la señal que se proporciona.. Proporcione una señal cuadrada de máxima amplitud a la entrada del integrador. Para el derivador alimente una señal triangular de máxima amplitud lo mismo con el circuito del derivador.

Practica 2( se realiza el 27 de febrero y 5 de marzo)

CONSIDERACIONES DE DISEÑOOBJETIVO

Que el alumno conozca e identifique las características no ideales del amp-op.MATERIAL

5 Amplificadores operacionales LM741,Potenciómetro de 10 k ohms

Szz 2 resistencias de 2.2 Mohms2 resistencias de 1k ohms

DESARROLLO

Arme las siguientes configuraciones. Polarice todas las configuraciones con + 15 Volts. USE EL MISMO A.O. PARA LAS PRUEBAS PARA QUE PUEDA COMPENSAR ADECUADAMENTE

- MEDICION Y CORRECCION DEL VOLTAJE DE OFFSETArme el siguiente circuito y mida en DC el voltaje de salida

. CORRECCION DE LA CORRIENTE DE POLARIZACION IBIAS

- CORRECCION DEL VOLTAJE DE OFFSET Usaremos la configuración que recomienda el fabricante, se polariza y además usaremos las terminales 1 y 5 del A.O.UN extremo del potenciómetro va a la terminal 1 el otro extremo a la terminal 5 y la terminal de en medio del potenciómetro a -vcc

MEDICION DEL SLEW RATE

Arme un circuito seguidor, alimente una señal cuadrada de máxima amplitud. Aumente la frecuencia poco a poco hasta que la salida tenga la siguiente forma

Calcule el SR para t1 y t2

ANCHO DE BANDA Y GANANCIAArme un circuito inversor con estas ganancias (aplique lo aprendido para compensar el Offset). Aumente la frecuencia para cada caso hasta que la salida (Vo) alcance el 70% de su valor normal A) ganacia unitaria B) ganancia =10 C) ganancia =20 D) ganancia igual a 30

Alimente una señal senoidal de 1VPP empezando a 3kHz

Práctica 3 (se realiza 12 y 19 de marzo)

COMPARADORES

Objetivo:Conocer y diseñar comparadores

Material

Resistencias de los valores calculados Tarjeta de proyectos Cables para alimentar el circuitoTres cables BNC Fuente variable Osciloscopio y multimétroHojas de especificaciones de los circuitos

Desarrollo

Para cada uno de los circuitos de los puntos 1,2 y 3, alimente con una señal senoidal a una frecuenta de 500 Hz, de máxima amplitud ( la máxima que proporcione el generador de señales), coloque en el canal X (por lo regular el canal 1), del osciloscopio la señal de entrada y en el canal Y la salida ( por lo regular el canal 2 ) observe las funciones de transferencia en la función X-Y del osciloscopio. Si requiere utilizar diodos, utilice aquellos que sean de recuperación rápida o para comunicaciones no use de los diodos rectificadores 1N4001, 1N4002 etc)

1.- Diseñe e implemente los siguientes circuitos comparadores básicos (sin histéresis).Nota: SON TRES CIRCUITOS INDEPENDIENTES

a) Cuando el voltaje de entrada sea mayor a 6 Volts. La salida Vo tiene que irse a VCC

b) Cuando el voltaje de entrada sea mayor a 3 Volts. La salida Vo tiene que irse a -VCC

c) Arme un detector de cruce por cero

2.- Implemente un comparador con histéresis que realice la función de transferencia mostrada.

Figura 1

Explique el funcionamiento de la función de transferencia mostrada.Los voltajes de umbral son de + 5 volts y esta centrada en 0volts.

3.- Implemente un comparador de ventana que tenga la siguiente función de transferencia:Los voltajes son: voltaje inferior de 4 volts y voltaje superior de 7 volts.

Figura 2

Practica 4 ( se realizará 26 de marzo y 9 de abril )Algunas aplicaciones de los comparadores

Objetivo Conocer algunas aplicaciones básicas de los comparadores

DesarrolloDiseñe lo que se solicita

Material El necesario para implementar su circuito

Vin

1.- Diseñe un circuito que realice la siguiente función, el circuito medirá un voltaje e indicara con tres leds, lo siguiente:- cuando el voltaje se encuentre por arriba de 5.5 volts- cuando el voltaje sea menor a 4 volts- cuando el voltaje sea de 5 volts

2.- Diseñe un control de iluminación, utilice una fotorresistencia ( la que pueda conseguir), el control debe de encender unas lámparas ( en este caso se simularan con LED’s) de la siguiente manera conforme se vaya oscureciendo, cuando se encuentre a un 100% de iluminación ninguno, cuando este al 75% ,1 LED’s cuando este al 50%, 2 LED’s; cuando al 25%, 3 LED’s ; cuando este al 0% los 4 LED’s..

3.- El problema es el siguiente, se requiere en sistema que permita a una persona con problemas de movimiento, realizar el encendido y apagado de una lámpara mediante un aplauso , El sistema debe de contar con un micrófono que es el que recibirá la señal del aplauso, (probablemente requiere una pequeña amplificación la señal), el aplauso se compara con una señal de referencia; la salida activa un relevador ( este debe de llevar una etapa que le proporcione la corriente necesaria para activarlo, recuerde que el temporizador no proporciona corrientes )

Del lado de alta del Relevador se conectara una lámpara que maneja un foco de 60 watts o menos.

CONSIDERACIONES DE DISEÑO1.-El micrófono puede proporcionar una señal muy pequeña y puede requerirse una amplificación 2.- Pueden existir “rebotes “ y hacer que las etapas de comparación hagan mas de un disparo3.-Dado que algunos dispositivos trabajan con fuentes simétricas y otros no, puede ser necesario que se deba proteger las entradas de algunos dispositivos contra voltajes negativos.4.-Es importante considerar la capacidad del relevador tanto del lado de alta como el de baja, es decir, del lado de baja se debe de observar el voltaje con el que se polariza la bobina. Esto con el fin de escoger uno que se aproxime al valor con el que estamos polarizando a todo el circuito de baja. Del lado de alta es necesario saber el voltaje que manejara así como la corriente que debe de soportar a través de él.

Practica 5 ( se realiza el 16 y 23 de abril)OSCILADORES SENOIDALES Y NO SENOIDALES

Objetivo:

Que el alumno conozca algunas de las diferentes configuraciones de osciladores que existen con amplificadores operacionales.

Material

5 amplificadores LM741 ó TL082Resistencias de los valores calculados

Capacitores cerámicos de los valores calculadosTarjeta de proyectos Cables para alimentar el circuitoDos cables BNC Fuente variable Osciloscopio y multimétroHojas de especificaciones de los circuitos

Arme el siguiente circuito:

Figura 1

calcule el valor de los elementos para obtener una señal de 2. kHz.

2.- Implemente un oscilador de Puente de Wien que oscile a 2 kHz .

Puede utilizar potenciómetros para que sea más fácil el ajuste de la frecuencia de oscilación nota R2 va a tierra

3.- Arme el siguiente circuito.

Figura 2

Calcule el valor de los elementos para obtener una señal de 2 kHz.

4.-Arme el siguiente circuito

Figura 3

Calcule el valor de los elementos para obtener una señal de 2kHz

5.- Arme el siguiente circuito, es un circuito detector de proximidad , la frecuencia cambia al acercar un objeto a la fotorresistencia. La resistencia de 1k es una fotorresistencia.

Figura 4

1.- Conectar el osciloscopio y medir la señal que aparece a la salida2.- Aplicar luz a la fotorresistencia y observar que varía la frecuencia a la salida, si no hay una fotorresistencia, se puede usar un potenciómetro, la idea es variar la resistencia de retroalimentación y observar que efecto produce a la salida y así generar un oscilador variable.

Practica 6 ( 30 de abril y 6 de mayo)

TEMPORIZADORES

Objetivo:Conocer y comprender el uso del temporizador CI 555

Material4 circuitos 555Resistencias y capacitores de los valores calculados y mostrado en las figura 1 (dos Led’s,1 potenciómetro de 100 k ohms 2 resistencias de 10 k ohms, 2 de 470 k ohms, 1 capacitor de 100nF y 1 de 10 nF)Tarjeta de proyectos Cables para alimentar el circuitoDos cables BNC Fuente variable Osciloscopio y multimétroHojas de especificaciones de los circuitos

Desarrollo1.- Diseñe un circuito temporizador en operación astable que opere a una frecuencia de 25 kHz.

2.- Diseñe un circuito temporizador en operación monoestable que tenga un tiempo de duración de 15 segundos.

3.- Diseñe un circuito temporizador en operación astable que opere a una frecuencia de 15 kHz. y ciclo de trabajo de 30%.

4.- Diseñe un circuito temporizador en operación astable que opere a una frecuencia de 250kHz. y ciclo del trabajo del 50 %.

5.- Arme el siguiente circuito , este circuito es un arrancador de seguridad. Explique al profesor como funciona, para que se le tome como valido

BIBLIOGRAFIA Forcada, Julio; EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL; Edit. Alfaomega.

ENTREGA DE CALIFICACIONES EL DÌA 14 DE MAYO