Escuela Politécnica Nacional EPN. Hualpa Vivanco Marlon Jahir
INFORME DE LA PRÁCTICA N.º 6 (23 de junio del 2022) Hualpa Marlon marlon.hualpa@epn.edu.ec Laboratorio de Circuitos Electrónicos GR2-1 EPN
AMPLIFICADORES OPERACIONALES (PARTE II) I.
INTRODUCCIÓN
Un amplificador integrador realiza la función matemática de la integración es decir la señal de salida es la integral de la señal de entrada. El circuito es como se muestra a continuación:
La ecuación de salida es la siguiente:
II. A.
DESARROLLO DE PREGUNTAS
Presentar el diagrama esquemático de los circuitos implementados en LTspice. En caso de haber realizado cambios en el diseño, explicar el motivo que llevó a realizarlos y cómo estos cambios afectaron al comportamiento de los circuitos. Adelante, se procede a mostrar la esquematización de los circuitos simulados en la práctica del laboratorio:
Fig. 1. Esquemático del amplificador diferenciador diseñado.
Fig. 2. Esquemático del amplificador integrador diseñado.
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Fig. 3. Esquemático del amplificador solucionador de ecuaciones diferenciales diseñado. B.
Presentar en una tabla los valores teóricos calculados en el trabajo preparatorio y las mediciones obtenidas en el desarrollo de la práctica. Obtener los porcentajes de error debidamente justificados de las mediciones presentadas en el numeral anterior. Adelante, se muestra la información solicitada:
TABLA I. RECOPILACIÓN DE VALORES TEÓRICOS CALCULADOS Y LAS MEDICIONES OBTENIDAS DE SIMULACIÓN.
Circuito Diferenciador Circuito Integrador Circuito Solucionador de Ecuaciones Diferenciales
Elemento 𝐕𝐢𝐧 𝐕𝐨𝐮𝐭 |𝐀𝐯 | 𝐕𝐢𝐧 𝐕𝐨𝐮𝐭 |𝐀𝐯 | 𝐕𝐢𝐧 𝐕𝐨𝐮𝐭
Valor teórico 500 [𝑚𝑉𝑝𝑖𝑐𝑜 ] 3.5 [𝑉𝑝𝑖𝑐𝑜 ] 7 500 [𝑚𝑉𝑝𝑖𝑐𝑜 ] 1.75 [𝑉𝑝𝑖𝑐𝑜 ] 3.5 500 [𝑚𝑉𝑝𝑖𝑐𝑜 ]
Valor de simulación 498.78 [𝑚𝑉𝑝𝑖𝑐𝑜 ] 3.567 [𝑉𝑝𝑖𝑐𝑜 ] 7.151 499.57 [𝑚𝑉𝑝𝑖𝑐𝑜 ] 1.798 [𝑉𝑝𝑖𝑐𝑜 ] 3.599 499.48 [𝑚𝑉𝑝𝑖𝑐𝑜 ]
En donde, a partir de la formula del error relativo a cada uno de los parámetros previamente solicitados:
TABLA II. ERRORES PORCENTUALES ENTRE LOS VALORES DE SIMULACIÓN Y TEÓRICOS.
Circuito Diferenciador Circuito Integrador
Circuito Solucionador de Ecuaciones Diferenciales
Elemento 𝐕𝐢𝐧 𝐕𝐨𝐮𝐭 |𝐀𝐯 | 𝐕𝐢𝐧 𝐕𝐨𝐮𝐭 |𝐀𝐯 | 𝐕𝐢𝐧 𝐕𝐨𝐮𝐭
Error porcentual 0.244% 1.914% 2.157% 0.086% 2.229% 2.829% −0.104% ###
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Presentar las gráficas de las señales de entrada y salida teóricas de los circuitos de los numerales 3.5 y 3.7 y las gráficas de las señales de entrada y salida obtenidas en la práctica generadas en Matlab. Explicar las diferencias o semejanzas. A continuación, se procede a mostrar las formas de onda graficadas en la herramienta de simulación Matlab referentes a la entrada y salida de cada circuito mostrado en la sección
Fig. 4. Formas de onda del voltaje de entrada (violeta) y salida (verde) del circuito amplificador diferenciador.
Fig. 5. Formas de onda del voltaje de entrada (azul) y salida (rojo) del circuito amplificador integrador.
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Fig. 6. Formas de onda del voltaje de entrada (azul) y salida (rojo) del circuito solucionador de ecuaciones diferenciales.
En donde nótese que para el caso del circuito amplificador integrador, el voltaje a la salida, depende de un lapso de 5 periodos de señal aproximadamente, para que la salida pueda estabilizarse y pueda acercarse a a la forma de onda prevista si teóricamente, esto se puede justificar por varias razones, entre las que se encuentran el tipo de amplificador operacional que se usó o a su vez una insuficiente fuente de alimentación para este dispositivo.
III. ▪
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▪ ▪
Se logró evidenciar las diferentes aplicaciones que pueden obtenerse de los amplificadores operacionales, en donde se puede pasar desde un simple circuito sumador de señales, hasta un complejo sistema de varios circuitos acoplados en cascada, junto con sus respectivas retroalimentaciones para conformar un circuito solucionador de ecuaciones diferenciales, tal y como se mostró en el informe. Se evidenció de manera clara y concisa que, si se desea llegar a una forma de onda más acertada y cercana a la teórica, se deben de unir elementos resistivos tales como la resistencia de tierra (𝑅𝑋 ) y la resistencia (𝑅𝑓 ), mismas impuestas con la finalidad de acercarse a un modelo más real, dado que estos son los que se tienen en la vida cotidiana. Y además de evitar la dependencia sobre el capacitor, dado que estos tienden a fallar con señales AC. Se recomienda usar o definir resistencias cuyo valor nominal sea comercial o a su vez este se aproxime en gran manera a estos, Dado que estas resistencias son las más fáciles de encontrar y su valor es más accesible en el mercado de la electrónica. Se aconseja escoger y trabajar con modelos de amplificadores con que necesiten un voltaje de suministro relativamente alto, esto con el fin de abaratar costos en el diseño, para lo cual, en este informe se recomienda hacer uso del amplificador operacional OP107 y el LM307
IV. [1]
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
T. Floyd, Dispo Boylestad y Nashelsky, Electrónica: Teoría de circuitos y Dispositivos electrónicos,México : PEARSON EDUCACIÓN, 2004.