Amplificadores de instrumentación
Primera parte: El amplificador de instrumentación - Implementado
1. Implementar el circuito mostrado en la figura 1.
1. Escoger un juego de valores para las resistencias a utilizar calcular la ganancia deseada.
| R | aR | Av |
| 220 Ohm | 220 Ohm | 069 |
Alimente el amplificador con dos señales E1 y E2; obtenidas del siguiente circuito.
Dibuje la forma de onda obtenida en la salida.
Ahora alimente el amplificador con dos señales E1 y E2; obtenidas del circuito:
Señal de salida
Señal de entrada:
Observaciones Generales:
El circuito presenta una impedancia de entrada muy alta gracias a las etapas no inversoras colocadas en las entradas.
En las imágenes podemos apreciar los resultados.
Segunda parte: Circuitos Integrados y Derivador - Simulado
Objetivos
- Verificar el comportamiento de un circuito integrador práctico.
- Verificar el comportamiento de un circuito derivador práctico
- Realizar un comparador con un solo nivel de referencia.
- Realizar u comparador con dos nivelse de referencia
Equipos y materiales
- Osciloscopio
- Fuente de alimentación dual
- Generados de funciones
- Multimetro
- Proto board
- (01) 4,7 k Ohm 1/4 watt
- (01) 10 k Ohm 1/4 watt
- (01) 100 k Ohm 1/4 watt
- (01) 1 M Ohm 1/4 watt
- (01) 100 k Ohm Potenciómetro
- (01) 470 k Ohm 1/4 watt
- (01) 10 k Ohm Potenciómetro
- (01) Capacitor 100 uF 50V
- (01) Tl081
- (01) 2,2 nF
- (01) 0.01 uf
- (01) 5,1 V Zener
- Manual de reemplazos
- Cables de conexión
Introducción
Los circuitos de integración y derivación se encuentran en los lazos de control de motores, en los circuitos de modulación por ancho de pulso, en las fuentes de alimentación conmutadas y muchos más. Estos circuitos implementan funciones de matemática superior que se utilizan en el modelamiento de procesos. La importancia de entender su funcionamiento es pues de primer orden.
En cualquier lazo de control, existe un bloque donde se realiza la función de comparación de la señal medida y el valor de referencia, la importancia de aprender el funcionamiento de un circuito comparador salta a la vista. Otra aplicación es en la generación de señales del tipo de PWM. Cualquier Opamp puede realizar está función, pero en el mercado existen Opamps dedicados exclusivamente a la función de comparar.
Preparación
Para la realización de este laboratorio se requiere la lectura previa del capítulo 4 y 5 de Amplificadores Operacionales y Filtros Activos de Antonio Pertence Junior.
Procedimiento
Circuito Integrador Práctico
1. Simular el circuito de la figura 5. Utilizar como Vin una señal cuadrada de 1 Vpp y 100 Hz de frecuencia.
2. Eliminar la tensión offset de salida del Opamp por medio del potenciómetro P1.
3. Determinar el valor de Frecuencia límite. R3 =8K Ohm, R1= 16K Ohm, C=0.01 uF
F(teoría)= 1 KHz
F(experimental)= 1.23 KHz
4. Alimente el circuito con diferentes formas de onda y llene los datos pedidos en el siguiente cuadro.
Onda cuadrada:
f= 100 Hz Vo= 2.72 V
f= 1 KHz Vo= 335.80 mV
f= 10 KHz Vo= 33.79 mV
f= 30 KHz Vo= 11.24 mV
Onda senoidal
f= 100 Hz Vo= 2.054 V
f= 1 KHz Vo= 251.77 mV
f= 10 KHz Vo= 25.24 mV
f=100 KHz Vo= 2.54 mV
Onda Triangular
f= 100 Hz Vo= 1.686 V
f= 1 KHz Vo= 203.95 mV
f= 30 KHz Vo= 6.83 mV
F= 100 KHz Vo= 2.058 mV
Según aumentamos la frecuencia el coltaje de salida (Vout) disminuye su valor de tensión.
Circuito Derivador Práctico
5. Simular el circuito de la figura 6. Utilizar como Vin una señal triangular de 400 mVpp y 100 Hz de frecuencia.
6. Determinar el valor de Frecuencia límite. R4= 5,3 K Ohm C2= 1nF R2=10 k Ohm
F(teoría)= 30 KHz
7. Alimente el circuito con diferentes formas de onda y llene los datos pedidos en el siguiente cuadro.
Onda Triangular
F= 100 Hz, Vo= 78.46 mV
F= 1KHz , Vo= 6.3042 mV
F= 30 KHz, Vo= 1.17 V
F= 100 KHz, Vo= 1.12V
Onda cuadrada
F= 100 KHz, Vo= 406.46 mV
F= 1 KHz, Vo= 1.278 V
F= 10 KHz, Vo= 1.949 V
F= 100 KHz, Vo= 1.808 V
Onda senoidal
F= 1 KHz, Vo= 89.33 V
F= 1 KHz, Vo= 763.14 mV
f= 30 KHz, Vo= 1.313 V
F= 100 KHz, Vo= 1.35 V
Explicación de los gráficos observados:
Según aumentamos la frecuencia el voltaje de salida (Vout) aumenta su valor de tensión.
8. Dibujar las señales de entrada y salida para la frecuencia de 10 KHz para una onda cuadrada.
Mediante el análisis de las ondas mostradas podemos decir que existe una distorsión y para poder evitar esto es necesario implementar un circuito mediante resistores y condensadores.
Observaciones y conclusiones generales:
- La ganancia es directamente proporcional a la frecuencia de la señal aplicada, lo que hace que este circuito sea muy sensible a variaciones de frecuencia.
- El diferenciador elemental presenta serios inconvenientes, inestabilidad de ganancia, sensibilidad a los ruidos y proceso de saturación muy rápida. Por ello existe solución práctica a estos problemas. Ya sea añadiendo a la entrada un resistor y condensador en serie.