Trabajo Practico N°5 "Aplicaciones no lineales de los amplificadores operacionales"

Desarrollo Pratico

1. En el limitador representado en la figura 1 los diodos zeners son idénticos (02DZ4.7)

Si Vi es una señal triangular de 5Vp 100Hz.
a) Dibujar el circuito en MULTISIM.

b) Hacer una descripción del funcionamiento del circuito.

c) Simular el circuito y analizar los resultados obtenidos.

d) Representar la señal de salida Vo(t).

a)

b) Este circuito funciona básicamente como un operacional inversor al que se le añaden de forma paralela a la resistencia de realimentación 2 diodos zener conectados de forma opuesta entre sí.Cuando el semiciclo positivo atraviesa esos diodos, el primero está conectado en directa y el segundo en inversa, la salida de tensión es entonces igual a la suma de las tensiones en los diodos:0,7V + 4,7V = 5,4V.

c)  Cuando simulamos el circuito observamos los valores de tensión de entrada y salida mostrados en el punto "d)", podemos comprobar que el circuito cumple con su propósito, mantiene la tensión de salida en el valor que dan los diodos, pero con una pequeña consideración, la caída de tensión que el multisim le da al diodo en inversa es de 1V, por lo tanto los niveles de tensión de salida son de +/- 5,7V.
Al cambiar de semiciclo la señal de entrada la tensión de salida adopta, mediante una pequeña curva, el valor máximo que tenga el semiciclo positivo; y así cambia constantemente. 

d)

2. .En el siguiente circuito recortador de la figura 2 los diodos son idénticos y de silicio 1N914.

Suponiendo que: Vi (t)= 5V.sen 6280.t
a) Hacer una descripción del funcionamiento del circuito.
b) Simular el circuito en MULTISIM.
c) Representar Vo (t).

a) La intensidad circula por R1 y atraviesa el nodo de tierra virtual, ahí es cuando el hemiciclo positivo entra por la inversora polarizando en directa al diodo 1 y en inversa al diodo 2, cuando pasa el hemiciclo negativo el diodo 1 queda en inversa y el diodo 2 queda polarizado en directa. Cabe aclarar que el diodo que este en directa va a ser por el cual circule la mayor intensidad de corriente, pasando muy poca por la R2. En la salida pasa por R3 y de ahí cae en la masa. La V1 y la V2 alimentan al integrado y forman una fuente partida..

b)

c)

3. El circuito de la figura 3 representa un circuito amplificador limitador.

a) Hacer una descripción del funcionamiento del circuito.
b) Observar los cambios de la señal de salida cuando se produce una variación de las tensiones de referencia mediante los potenciómetros R8 y R9 de 1 de 1KΩ.
c) Dibujar el circuito esquemático con valores comerciales.
d) Simular el circuito en MULTISIM.

a) Este es un circuito inversor solamente que se conecta con un puente rectificador controlado por 2 potenciometros. Al variar el potenciometro al 100% su Vpp es de 1,21V mientras que en el 0% posee una Vpp de 5,26V .
La variacion de tensión es lineal con respecto a los potenciometros. El pico constante en la salida se debe al puente rectificador.
El buffer en la salida hace las veces de "separador" de circuitos, permitiendo conectar otro circuito sin que haga de carga para el primero.

b)

R8 y R9 en 0%

R8 y R9 en 50%

R8 y R9 en 100%

d) y c)

4. El siguiente circuito de la figura 4 es un detector de valor pico positivo.

a) Hacer una descripción del funcionamiento del circuito.
b) Los cálculos de diseño con la función transferencia de cada etapa del circuito.
c) Dibujar el circuito esquemático con valores comerciales.
d) Simular el circuito en MULTISIM.

a) El circuito representado en la figura es un detector de valor pico positivo con salida negativa. Básicamente este circuito monitorea los valores pico de la señal de entrada manteniendo este valor constante hasta encontrar un nuevo valor de mayor tensión, tiene la posibilidad de poder ser reestablecidocomparacion.El funcionamiento de este circuito se realiza en dos partes que resultan de la combinacion de una A.O U1A en configuracion de rectificador de media onda no inversor positivo y un circuito amplificador operacional U1B en configuracion de circuito integrador.
La red de realimentación del sistema es activa y esta formada por R5,R2,R3,C3,C2 y U1B. La ganancia total del sistema es Av= - R5/R1.
La llave en paralelo con C2 permite la reposicion a cero del circuito para comenzar un nuevo ciclo de medición en el caso de requerir grandes periodos de tiempo de memorizacion es fundamental utilizar A.O con FET de entrada.

b)

Av = -R5 /R1

c)

d)

Como podemos observar en la imagen se detecta los picos, y cuando se detecta el máximo se mantiene constante.

5) Se desea implementar un rectificador de precisión de manera que con una señal de control podamos seleccionar que sea positivo o negativo.

a) Hacer una descripción del funcionamiento del circuito.
b) Los cálculos de diseño con la función transferencia de cada etapa del circuito.
c)Dibujar el circuito esquemático con valores comerciales.
d)Simular el circuito en multisim.

a)A la salida del rectificador de media honda podemos ver el semi ciclo positivo de una señal positiva  ya que el semi ciclo negativo fue eliminado por los diodos. A la salida conectamos una etapa inversora de ganancia unitaria para poder obtener un rectificador de presicion de media honda negativo. Le conectamos un swich bidireccional para poder seleccionar salida positiva o negativa.

Semiciclo positivo

Semiciclo negativo

b)

               U1

     AV= R2 / R1

              U2

     AV= R5 / R5 

Trabajo Pratico N°4 "Amplificador Integrador y Derivador"

Desarrollo Pratico

1) Determinación de la respuesta en frecuencia para un circuito integrador con amplificador operacional inversor.

a) Dibujar el circuito de la figura 1 utilizando software aplicado.

b y c) Mediante la utilizacion del "Bode Plotter" graficar la respuesta en frecuencia de Magnitud, para un rango de 1hz a 100KHz. Seleccione la escala vertical de la ganacia desde 0dB a 30dB. Determinar la frecuencia de corte y el ancho de anda(marcar dichos valores en la curva de respuesta en frecuencia).

d) Mediante la utilización del "Bode Plotter" graficar la respuesta en frecuencia de Fase, para un rango de 1Hz a 100KHz. Seleccione la escala lineal del angulo de la fase desde 90° a 180°.

e) Determinar el valor de la fase a la frecuencia de corte a 100Hz, a 1Khz, y a 5Khz.

f) Calcular analíticamente la expresion de la transferencia de tension en el circuito integrador practico. ¿Cual es el comportamiento de este circuito en función de la frecuencia ?

a) Circuito
















b) y c) Grafico de la respuesta en frecuencia y frecuencia de corte superior.

 Frecuencia de corte superior: 16.999dB
Ancho de banda: 158.731 HZ

d) Grafico de la respuesta en frecuencia de fase.

e)  Frecuencia de corte 100Hz

  Frecuencia de corte 1KHz

  Frecuencia de corte 5KHz

f) Expreción de la transferencia de tensión.

2) Analisis del comportamiento del circuito integradir con diferentes funciones en el dominio del tiempo.

a) Dibujar el cirucito de la figura 2 utilizando software aplicado.

b) Aplicar una señal de onda cuadrada con el generador de funciones de 100hz y una amplitud de 1Vp. Observar las formas de onda de entrada y salida con el osciloscopio. Graficar la señal de entrada en el Canal A y compararla con la señal de salida en el Canal B, hacer comentarios.

c) Repetir las mediciones del punto "b" con una onda cuadrada de 1Khz y 5Khz y graficar las formas de onda.

d) Repetir las mediciones del punto b) con una onda triangular de 1Khz y 5Khz y graficar las formas de onda.

e) Indique los rangos en que el circuito integra y marquelos en la curva de respuesta en frecuencia.

a) Circuito














b) Grafico de la señal de entrada y salida con una onda cuadrada de 100 Hz.

Canal A: Naranja
Canal B: Rojo

Escalas del osciloscopio:

FEV CH A:  1  V/DIV  (Señal de entrada)

FEV CH B:   5  V/DIV  (Señal de salida)

FEH:  0,005  s/DIV

c) Grafico de la señal de entrada y salida con una onda cuadrada de 1KHz

Canal A: Naranja
Canal B: Rojo

Escalas del osciloscopio:

FEV CH A:  1  V/DIV  (Señal de entrada)

FEV CH B:   2  V/DIV  (Señal de salida)

FEH:  0,001  s/DIV

 Grafico de la señal de entrada y salida con una onda cuadrada de 5KHz.

Canal A: Naranja
Canal B: Rojo

Escalas del osciloscopio:

FEV CH A:  1  V/DIV  (Señal de entrada)

FEV CH B:   1  V/DIV  (Señal de salida)

FEH:  0,0002  s/DIV

d)  Grafico de la señal de entrada y salida con una onda triangular de 1KHz.

Canal A: Naranja
Canal B: Rojo

Escalas del osciloscopio:

FEV CH A:  1  V/DIV  (Señal de entrada)

FEV CH B:   1  V/DIV  (Señal de salida)

FEH:  0,001  s/DIV

Grafico de la señal de entrada y salida con una onda triangular de 5 KHz

Canal A: Naranja
Canal B: Rojo

Escalas del osciloscopio:

FEV CH A:  1  V/DIV  (Señal de entrada)

FEV CH B:   0.2  V/DIV  (Señal de salida)

FEH:  0,0002  s/DIV

e) El circuito integra entre 1 KHz y 5 KHz.

3) Determinación de la respuesta en frecuencia para un circuito derivador con amplificador operacional inversor: 

a) Dibujar el circuito de la figura 3 utilizando software aplicado.

b) Mediante la utilizacion del "Bode Potter" graficar la respuesta en frecuencia de Magnitud, para un rango de hz a 20Khz. Seleccione la escala vertical de la ganacia desde 0dB a 50dB.

c) Determinar la frecuencia de corte y el ancho de banda (marcar dichos valores en la curva de respuesta en frecuencia).

d) Mediante la utilizacion del "Bode Potter" graficar la respuesta en frecuencia de Fase, para un rango de 1hz a 20khz. Seleccione la escala lineal del angulo de la fase desde 0° a -180°.

e) Determinar el valor de la fase a la frecuencia de corte a 100Hz, a 1Khz, y a 5Khz.

f) Calcular analiicamente la expresion de la transferencia de tension en el circuito integrador practico. ¿Cual es el comportamiento de este circuito en función de la frecuencia ?

a) Circuito.

b) y c) Grafico de la frecuencia de corte y el ancho de banda.













Ancho de banda esta marcado en verde.

d)  Grafico de la respuesta en frecuencia de fase.

Ancho de banda: 829,794 Hz


e) Grafico con la frecuencia de corte a 100 Hz.

 Grafico con la frecuencia de corte a 1 KHz.

 Grafico con la frecuencia de corte 5 KHz.

f)

4) Análisis del comportamiento del circuito derivador con diferentes funciones en el dominio del tiempo.

a) Dibujar el circuito de la fugara 4 utilizando software aplicado.

b) Aplicar una señal de onda cuadrada con el generador de funciones de 100hz y una amplitud de 1Vp. Observar las formas de onda de entrada y salida con el osciloscopio. Graficar la señal de entrada en el Canal A y compararla con la señal de salida en el Canal B, hacer comentarios.

c) Repetir las mediciones del punto b) con una onda cuadrada de 1Khz y 5Khz y graficar las formas de onda.

d) Repetir las mediciones del punto b) con una onda triangular de 1Khz y 5Khz y graficar las formas de onda.

e) Indique los rangos en que el circuito integra y marquelos en la curva de respuesta en frecuencia.

f) Redacte las conclusiones finales del presente trabajo practico.
En este trabajo practico aprendimos a determinar la respuesta en frecuencia de los a.o integrador y derivador, y también a usar el bode plotter.

a) Circuito.

b) Grafico de la señal de entrada y salida a una frecuencia de 100 Hz

Canal A: Rojo
Canal B: Naranja

Escalas del osciloscopio:

FEV CH A:  2  V/DIV  (Señal de entrada)

FEV CH B:   10  V/DIV  (Señal de salida)

FEH:  0,01  s/DIV

c) Grafico de la señal cuadrada de entrada y salida a una frecuencia de 1KHz

Canal A: Rojo
Canal B: Naranja

Escalas del osciloscopio:

FEV CH A:  1  V/DIV  (Señal de entrada)

FEV CH B:   10  V/DIV  (Señal de salida)

FEH:  0,001  s/DIV

Grafico de la señal cuadrada de entrada y salida a una frecuencia de 5 KHz.

Canal A: Rojo
Canal B: Naranja

Escalas del osciloscopio:

FEV CH A:  1  V/DIV  (Señal de entrada)

FEV CH B:   10  V/DIV  (Señal de salida)

FEH:  0,0002  s/DIV

d) Grafico de una señal triangular de entra y salida a 1KHz.

Canal A: Rojo
Canal B: Naranja

Escalas del osciloscopio:

FEV CH A:  1  V/DIV  (Señal de entrada)

FEV CH B:   10  V/DIV  (Señal de salida)

FEH:  0,002  s/DIV

Grafico de una señal triangular de entra y salida de 5 KHz.

Canal A: Rojo
Canal B: Naranja

Escalas del osciloscopio:

FEV CH A:  1  V/DIV  (Señal de entrada)

FEV CH B:   10  V/DIV  (Señal de salida)

FEH:  0,0002  s/DIV

f) Redacte las conclusiones finales del presente trabajo practico.
En este trabajo practico aprendimos a determinar la respuesta en frecuencia de los a.o integrador y derivador, y también a usar el bode platter.
Aparte calculamos analiticamente la expresión de la transferencia de tensión en el circuito integrador y del derivador.