AMPLIFICADORES OPERACIONALES

MATERIAL Y EQUIPO

Transistores 2N3904Amplificador Operacional (OP-AMP) LM741Capacitores y resistencias de valores indicados o calculadosPotenciómetro de 10kΩOsciloscopioMultímetroGenerador de funcionesFuente de CD

OBJETIVOS

Estudiar la simbología y terminales de un amplificador operacional (OP-AMP) Estudiar las características ideales un de OP-AMP Estudiar las características prácticas un OP-AMP Estudiar la función del amplificador diferencial en un OP-AMP Estudiar los modos de entrada y los parámetros de un OP-AMP Estudiar aspectos de la retroalimentación negativa en un OP-AMP Estudiar la respuesta en lazo abierto y lazo cerrado de un OP-AMP

DESARROLLO

1. Investigarás el funcionamiento del amplificador diferencial.a. Operación básica, incluye ecuaciones y un esquema básicob. Modos de operación: single-ended input, double-ended (differential) input, single-ended output, double-

ended output (differential) y common-mode, investiguen su análisis en CD y CA (ganancia de voltaje)c. Llenen la siguiente tabla relativa a las configuraciones del amplificador (modos). Indiquen a qué es igual el

voltaje de entrada Vin y el voltaje de salida Vout, en función de los 2 voltajes de entrada y de los 2 voltajes de salida:

Configuraciones del Amplificador DiferencialEntrada Salida Vin Vout

Diferencial DiferencialDiferencial Single-endedSingle-ended DiferencialSingle-ended Single-ended

d. Razón de rechazo en modo común (CMRR)2. Investigarás la teoría básica de funcionamiento de un OP-AMP, incluye los siguientes puntos:

a. Simbología y terminalesb. OP-AMP idealc. OP-AMP práctico (modelo real), modelo a bloquesd. Amplificador diferencial como etapa de entrada

3. Investigarás en qué consiste la retroalimentación negativa en los OP-AMPsa. Completa la siguiente tabla:

Ganancia Voltaje Z de entrada Z de salida Ancho de bandaSin retro negativaCon retro negativa

4. Investigarás la configuración de un OP-AMP como un amplificador no-inversor. Incluye sus ecuaciones.5. Investigarás la configuración de un OP-AMP como un seguidor de voltaje. Incluye sus ecuaciones. ¿Cuál es su

aplicación?6. Investigarás en qué consiste la corriente de polarización (input bias current) en un OP-AMP y cuáles son sus efectos7. Investigarás en qué consiste el voltaje de corrimiento (input offset voltage) en un OP-AMP y cuáles son sus efectos

Actividad 1.

1. Alambren el circuito de la figura 1 (empleen un LM741 con alimentación de +/- 15V):a. Varíen (levemente) el voltaje de la entrada no-inversora hacia arriba y hacia abajo (+0.1V y -0.1V, CD)b. Observen el voltaje presentado a la salidac. ¿Qué efecto tiene el que este OP-AMP no tenga retroalimentación negativa?

Figura 1

2. Armen el circuito de la figura 2, amplificador no inversor (empleen un LM741 con alimentación de +/- 15V):a. Calculen la ganancia teóricab. Conecten en Vin alguna señal del generador de funcionesc. Tomen nota de la forma, amplitud, frecuencia y fase del voltaje de salida Vout.d. ¿Qué relación guardan los voltajes Vin y Vout?e. Aumenten la amplitud de Vin, ¿qué ocurre con la forma de Vout? ¿cómo se denomina éste fenómeno?

Figura 2

3. Realicen una simulación del circuito del punto 144. Comparen los resultados del punto 2 y 3

Actividad 2.

1. Armen el circuito de la figura 3, amplificador no inversor (empleen un LM741 con alimentación de +/- 15V):a. Conecten en Vin alguna señal del generador de funcionesb. Tomen note de la forma, amplitud, frecuencia y fase del voltaje de salida Vout.c. ¿Qué relación guardan los voltajes Vin y Vout?d. Aumenten la amplitud de Vin, ¿qué ocurre con la forma de Vout? ¿cómo se denomina éste fenómeno?

Figura 3

2. Realicen una simulación del circuito del punto 13. Comparen los resultados del punto 1 y 2

Actividad 3.

1. Armen el circuito de la figura 4, un amplificador no inversor (empleen un LM741 con alimentación de +/- 15V):a. Calculen la Rf necesaria para tener una ganancia de 10b. Conecten en Vin alguna señal del generador de funcionesc. Tomen note de la forma, amplitud, frecuencia y fase del voltaje de salida Vout.d. ¿Qué relación guardan los voltajes Vin y Vout?

2. Realicen una simulación del circuito del punto 13. Comparen los resultados del punto 1 y 2

Figura 4

Actividad 4.

1. Armen un amplificador inversor y uno no-inversor (empleen LM741):a. Sin voltaje de entrada (Vin=0V), midan el voltaje de salida presente en cada amplificadorb. ¿A qué fenómeno se debe la presencia de un pequeño voltaje de salida cuando no existe entrada?

2. Armarán los circuitos de la figura 5, los cuales contienen una resistencia Rc, que sirve para la compensación de la corriente de bias.

a. De acuerdo a los valores de Rf y Ri , calculen y añadan la resistencia Rc

b. Hagan Vin=0V, ¿existe algún voltaje de salida?c. Alimenten los circuitos con un Vin ≠ 0V, ¿el funcionamiento normal se ve afectado por Rc?

Figura 5

Actividad 5.

1. Armarán el circuito de la figura 6, el cual es un compensador del input offset voltage (empleen LM741 y alimentación de +/- 15V):

a. Conecten el potenciómetro entre las terminales 5, 1 y 4 del integradob. No conecten las entradasc. Ajusten el potenciómetro hasta que obtengan un voltaje de salida en 0V

Figura 6