T.P N° 7 : Comparadores Analógicos

Desarrollo teórico:

Comparador Analógico:
Un comparador es un circuito electrónico, ya sea analógico o digital, capaz de comparar una señal de entrada con un determinado valor, variando su salida según el resultado.


Representación esquemática de un amplificador operacional funcionando como comparador:

En un circuito electrónico, se llama comparador a un amplificador operacional en lazo abierto (sin realimentación entre su salida y su entrada) y suele usarse para comparar una tensión variable con otra tensión fija que se utiliza como referencia.

Como todo amplificador operacional, un comparador estará alimentado por dos fuentes de corriente contínua (+Vcc, -Vcc). El comparador hace que, si la tensión de entrada en el borne positivo (en el dibujo, V1) es mayor que la tensión conectada al borne negativo (en el dibujo, V2), la salida (Vout en el dibujo) será igual a +Vcc. En caso contrario, la salida tendrá una tensión -Vcc.

Desarrollo de la práctica:

° Circuito para armar.

° Comprobamos el funcionamiento.

4) Responde el siguiente cuestionario:

a) ¿El sistema es estable? En caso de no serlo cómo explicarías esta inestabilidad?

No. La luz de la lámpara que vuelve a entrar en el LDR (Realimentación Positiva) crea una oscilación.

b) ¿La inestabilidad es periódica?

Sí, es periódica.

c) Teniendo en cuenta ésta experiencia, ¿usarías el circuito ensayado para hacer un control de luz crepuscular?

No, debido a que es inestable, se prendería y apagaría repetidamente, y no beneficiaria al objetivo para el cual se emplea el circuito.

° Circuito para armar.

° Comprobamos el funcionamiento.

° Curva de histérisis.

Responde el siguiente cuestionario:


a) ¿El sistema es estable? En caso de no serlo cómo explicarías esta inestabilidad?
Si, el sistema es estable

b) ¿La inestabilidad es periódica?
No presenta inestabilidad

c) Teniendo en cuenta esta experiencia, ¿usarías el circuito ensayado para hacer un control de luz crepuscular?

Si lo usaría porque no oscila ya que tiene dos tensiones de referencia.

Conclusiones:

Este trabajo práctico nos sirvió para comprender y razonar como funcionan los circuitos comparadores analógicos, que problemas pueden surgir en circuitos con estos componentes y de que manera se pueden resolver dichos problemas. Ademas trabajamos con un componente nuevo para nosotros el "sensor de luz" pudiendo armar asi un circuito detector de luz basico, estudiar su funcionamiento que inestabilidades presenta y como corregir las mismas.

T.P N° 6 : Restador

Desarrollo teórico:

La característica principal de este modo es la amplificación de de la diferencia de las tensiones de entrada. Tiene el inconveniente de que disminuye la impedancia de entrada del amplificador sensiblemente ademas de que las dos resistencias R1 y las dos R2 tienen que ser iguales.

Como sabemos que la pata inversora y la no inversora tienen que ser iguales, podemos decir que las resistencias R1 y R2 superiores y las R1 y R2 inferiores se encuentran en serie. Planteando la ecuación:

De estas dos igualdades podemos la tensión de salida en función de los valores R1, R2 y las tensiones de entrada. Despejando Va de ambas ecuaciones:

igualando ambas expresiones se obtiene la expresión final de la tensión de salida:

Como se puede ver esta configuración amplifica o atenúa la diferencia existente entre las dos entradas V2 y V1.

Desarrollo de la práctica:

° Circuito para armar.

° Circuito armado.

° Calculando.

Utilizamos una R1 de 120Ω.

° Gráfico de Vo(Vc).

Conclusiones:


Aprendimos la configuración de un amplificador restador, que esta formado básicamente por un amplificador inversor y otro no inversor.

T.P N° 5 : Amplificadores Operacionales

Desarrollo teórico:

El término de amplificador operacional(oper

atio amplifier o AO o op amp) fue asignado alrededor de 1940 para designar una clase de amplificadores que permiten realizar una ser

ie de

operaciones tales como suma, resta multiplicación, integración, diferenciación..., importantes dentro de la computación analógica de esa época. La aparición y desarrollo de la tecnología integrada, que permitía fabricar sobre el único substrato monolítico de silicio gran cantidad de dispositivos, dio lugar al surgimiento de amplificadores analógicos.

El AO ideal

Un AO ideal presenta las siguientes características

1)Resistencia de entrada infinita.

2)Resistencia de salida 0

3)Ganancia en tensión en modo diferen

cial infinito

4)Ganancia en tensión en modo comun 0

5)Corrientes de entrada nulas

6)Ancho de banda infinito

7)Ausencia de desviación en las características con

la temperatura.

Las características 1) y 2) definen, desde el punto de vista de impedancias, a un amplificador de tensión ideal que no está afectado por

el valor de la carga que se conecta a su salida.

Amplificador inversor

La ganancia en tensión del amplificador inversor se obtiene analizando el circuito y aplicando las características del AO ideal. Si las corrientes a través de las líneas de entrada son nulas, se cumple

(Vi-Vn)/R1 = (Vn- Vo)/R2

En el AO ideal Vn = Vp. Pero en este caso Vp = 0 y por ello, a este nodo se lo denomina masa virtual al tener tensión de 0. Si Vn = 0, substituyendo lo en la ecuación anterior resulta que la ganancia vale

A =

Vo/Vi = -R2/R1

El término inversor es debido al signo negativo de esta expresión que indica un desface de 180 grados en la entrada y la salida. La impedancia de entrada de este circuito es R1.

Amplificador no inversor

La ganancia en tensión del amplificador no inversor se resuelve de manera similar al anterior caso a partir de las siguientes ecuaciones

Vn = R1 / (R2 +R1)

Vn = Vp = Vi

resultando que

A = Vo/

Vi = 1+ (R2/R1)

La impedancia de entrada es infinita.

Desarrollo de la práctica:

°
Amplificador inversor.

° Tabla de mediciones.

° Gráfico de mediciones.

° Colocamos un resistor en el terminal no inversor para ayudar a disminuir la tensión de offset, de éste modo reducimos la corriente de base del amplificador operacional.
Esto no afecta al cálculo de la ganancia de tensión porque ésta depende teórica y prácticamente del realimentador, siendo Av=1/Beta.

° Ajustamos el generador para que entregue una señal senoidal Vs=50 mVpp con una frecuencia de 1KHz, así vemos que la fase de la señal de entrada es opuesta a la de salida y que la ganancia de tensión se mantiene constante a pesar de imponerle una señal senoidal de 1KHz.

° Luego variamos la frecuencia del amplificador aumentándola hasta 1MHZ:

° 10Hz

° 30Hz

° 200Hz

° 400Hz

° 600Hz

° 800Hz

° 1MHz

.

El valor medido nos disminuyó a medida que aumentamos la frecuencia.

° Ajustamos el generador de señales en 1 KHz y medimos la impedancia de entrada del amplificador inversor desde los terminales de entrada Vs, utilizando el método de la máxima transferencia de energía y dió como resultado 7.84 K.

°Amplificador inversor con 26dB

°Circuito esquemático.

Conclusiones:

Podemos destacar que:

Un amplificador operacional es un dispositivo lineal de propósito general el cual tiene capacidad de manejo de señales normales o definidas por fabricantes. Pueden ser manejadas por configuraciones básicas de un amplificador operacional, y por medio de Operaciones lógicas básicas.