Laboratorio De Diodos y Amplificadores Operacionales.
Practica 6
“Opams”
13 de julio del 2011

OBJETIVO:

* Construir y probar un amplificador de voltaje.
* Armar y probar una serie de comparadores.

DESARROLLO TEORICO:

* Explicar el diseño del amplificador.

Un amplificador es un elemento que se encuentra entre las fuentes de sonido y los altavoces. Su misión es seleccionar y acondicionar la señal que llega de las fuentes, y posteriormente aumentar su potencia para que pueda excitar al altavoz, y así producir el sonido. El término amplificador habitualmente se refiere al de amplificador integrado, donde las partes de selección, acondicionamiento y aumento de potencia estan en una misma caja. Las partes de selección y acondicionamiento habitualmente se denominan previos, o preamplificador a todo el conjunto, y no tiene porqué estar necesariamente en la misma caja que la parte de potencia, denominada etapa de potencia. Amplificar es una palabra muy genérica, se pueden hacer amplificaciones que no sirvan para cargar con un altavoz. La potencia depende de dos términos, uno es la corriente y el otro es el voltaje. Uno no puede existir sin el otro, pero en ocasiones la cuantía de uno de los dos puede ser ineficiente para una tarea. Por esto es mas exacto referirse a amplificación de voltaje, corriente o potencia, si se amplifican ambos, a pesar de que habitualmente nosreferimos a las etapas de potencia como amplificadores.

* Explicar el funcionamiento del circuito con comparadores.
Estudiemos el siguiente circuito

En este circuito, se alimenta el amplificador operacional con dos tensiones +Vcc = 15V y -Vcc = -15 V. Se conecta la patilla V+ del amplificador a masa (tierra) para que sirva como tensión de referencia, en este caso 0 V. A la entrada V- del amplificador se conecta una fuente de tensión (Vi) variable en el tiempo, en este caso es una tensión sinusoidal.
Hay que hacer notar que la tensión de referencia no tiene por qué estar en la entrada V+, también puede conectarse a la patilla V-, en este caso, se conectaría la tensión que queremos comparar con respecto a la tensión de referencia, a la entrada V+ del amplificador operacional.
A la salida (Vo) del amplificador operacional puede haber únicamente dos niveles de tensión que son en este caso 15 o -15 V (considerando el AO como ideal, si fuese real las tensiones de salida serían algo menores).
* Cuando la tensión sinusoidal Vi toma valores positivos, el amplificador operacional se satura a negativo; esto significa que como la tensión es mayor en la entrada V- que en la entrada V+, el amplificador entrega a su salida una tensión negativa de -15 V.
DESARROLLO EXPERIMENTAL:

Parte I:

Utilizamos un comparador no inversor el cual encontramos las resistencias que necesitabamos para poderobtener un V0 = 6 sen wt por lo tanto al hacerlo matematicamente nos daba justo 6 sen wt, pero ya en la simulación nos daba menos era de 5.78, 5.82, o sea que variaba so era justo los 6.

V0 = 0.4 sen wt141 + 1

En la anterior foto se puede observar cómo se conecto el canal 1 con el generador de funciones en el voltaje de entrada y el canal 2 se conecto a la salida con el cual checamos que obtuviéramos a la salida 6 sen wt y efectivamente salió eso, no pudimos colocar la foto que nos salió ya que se daño el archivo, pero hacemos la observación para que se pueda corroborar con la simulación la cual lo hicimos y si salió 6 sen wt.

Imagen de la grafica característica de la Función de Transferencia:

Aquí se observa la grafica característica de un comparador no inversor con unas resistencias de 2k, 12k y 1k y efectivamente al compararla con la que se obtiene teóricamente es igual.

Parte II:

Armar el siguiente circuito:

En la anterior foto se observa el circuito armado con los voltajes correspondientes y debidamente conectado el pot de 100k el cual nos sirvió para mover la velocidad con que se prendían y apagaban los leds tomando una secuencia.

IMAGENES DE LOS DATOS OBTENIDOS

Led Verde:

Grafica Característica:

SIMULACION VOLTAJE DE ENTRADA & LED VERDE.

Led Rojo

Grafica Característica:

SIMULACION VOLTAJE DE ENTRADA & LED ROJO.

Led Amarillo

GraficaCaracterística:

SIMULACION VOLTAJE DE ENTRADA & LED AMARILLO.

Led Naranja

Grafica Característica:

SIMULACION VOLTAJE DE ENTRADA & LED NARANJE.

OBSERVACIONES:

Con respecto a la parte 1 no hubo ningún problema para poder encontrar las resistencias necesarias para encontrar el voltaje de salida, sin embargo, para la simulación fue algo difícil ya que en el simulador que tenemos no vienen los comparadores por numeración (PSIM) y tuvimos que utilizar alguno de los tres que tiene y solamente probando porque con los otros dos marcaba error y no simulaba y finalmente al completarlas combinaciones nos dio y exactamente igual al voltaje de salida.

En la parte 2 hubo algunos problemitas desde la construcción del diagrama pero después de varios intentos quedo, al checar el voltaje en cada uno de los leds pudimos notar que se parecían demasiado el cual no era mucha la deferencia en el voltaje de entrada y esto lo deducimos que pudo haber sido por los leds, las resistencias o los cables de los aparatos que conectamos, sin embargo el voltaje en la salida si variaba un poco aproximadamente de 10 a 20 volts, por ejemplo en algunos diodos marcaba 7.80 en otros 7.60 y en otro marco 7.40 y esto nos indica que hay un margen de diferencia de 20 volts. Ya en la obtención de la grafica característica nos dio una imagen que no reconocimos ya que no se parecía a la que sacamos teóricamente dando valores.