Amplificador Operacional Lm324

Amplificador operacional LM324
2. PROCEDIMIENTO

2.1 Consulte la hoja de especificaciones del amplificador operacional LM324 e identifique los siguientes parámetros: voltajes máximos de polarización, voltaje offset de entrada, corriente offset de entrada, corriente de polarización de entrada, impedancia de entrada, ganancia de voltaje en lazo abierto, razón de rechazo en modo común y slewrate. También consulte las hojas de datos de los circuitos integrados AD624AD, LM3914 y LM3915.
La diferencia entre las entradas de polarización del LM324 no debe exceder los 32V, es decir VCC+-VCC-≤32V. Los siguientes parámetros se dan a temperatura ambiente, VCC+=5V, VCC-=0V y VO=1.4V. El voltaje offset de entrada es de alrededor 2mV, la corriente offset de entrada es de 2nA, la corriente depolarización de entrada es de 20nA, ganancia de voltaje en lazo abierto es de 100V/mV el slew rate tiene un valor de 0.4V/us.

Tabla 1: Características LM324

Tabla 2: Características AD624AD
El LM3914 es un circuito integrado monolítico que detecta niveles de tensión analógica. La unidad de los LED es regulada y programable, eliminando la necesidad de resistores. Esta característica es la quepermite el funcionamiento del sistema con menos de 3V.

Gráfica 1: LM3914

2.2 Estudie el funcionamiento del circuito amplificador de instrumentación mostrado en la figura1. Responda de qué modo el valor de la resistencia R1 determina la ganancia del amplificador.

Figura 1: El amplificador de instrumentación.
La ganancia está dada por:

Ad=VoutV2-V1=R6R4(1+2R2R1)

A medida que R1 aumentala ganancia del circuito va disminuyendo.

2.3 Analice el funcionamiento del circuito mostrado en la figura 2. Considerando que el voltaje VIN varía entre 0 y 6 V, explique cómo varían los voltajes de salida V1 a V8, en función de VIN.
Los voltajes de V1 a V8 varían de la siguiente forma. El voltaje de salida de cada amplificador será teóricamente VCC-(0V) cuando en ese amplificador V+<V-(es decir cuando VIN esté por debajo del valor de V-) o será teóricamente VCC(6V) cuando V+>V-(cuando VIN supere el valor de V-)

SIMULACIÓN
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4.1. Simule en PSPICE el circuito amplificador de instrumentación mostrado en la figura 1. Utilice para la simulación amplificadores operacionales LM324 polarizados con 9 y -9 V. Simule a la entrada del circuitopara:V1=100sin2π5000tmV y V2=500sin2π5000tmV. Obtenga gráficas de la ganancia de voltaje en modo diferencial. Repita la simulación para el caso en que V1=0V.

*Amplificador de Instrumentación*

V_V1 1+ 0 SIN(0V 100mV 5000Hz)
V_V2 2+ 0 SIN(0V 500mV 5000Hz)
V_VCC V+ 0 9V
V_VEE V- 0 -9V
R_R1 1- 2- 100k
R_R2 1- 1out 100k
R_R3 2- 2out 100k
R_R4 1out 3- 100k
R_R5 2out 3+ 100k
R_R6 3- 3out 100k
R_R73+ 0 100k
X_U1 1+ 1- V+ V- 1out LM324
X_U2 2+ 2- V+ V- 2out LM324
X_U3 3+ 3- V+ V- 3out LM324
.LIB OPAMP.LIB
.TRAN .1u 400us 0 .1u
.PROBE
.END

Para V1=100sin(2π5000t)mV

La ganancia de voltaje en modo diferencial está dada por:

Ad=VoutV2-V1=1.2V400mV= 3

Para V1=0V

Ad=VoutV2-0=1.5V500mV= 3

Gráfica 2: Con señal de entrada de V_1=100 sin⁡(2π5000t)mV

Gráfica 3: Con señalde entrada de V_1=0V
Como puede observarse, la ganancia no depende de los valores que se den en las entradas del amplificador, solamente del diseño del circuito.
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4.2. Realice una parametrización de la resistencia R1 desde algún valor pequeño hasta 100KΩ y observe la ganancia devoltaje del circuito V0 / (V2-V1).


Gráfica 4: Dándole valores a R1 de 10kΩ, 30kΩ y 100kΩ y V1=100sin2π5000tmV.

Para R1=10kΩ⟹Ad=VoutV2-V1=8.30V400mV= 20.75
Para R1=30kΩ⟹Ad=VoutV2-V1=3.06V400mV= 7.65
Para R1=100kΩ⟹Ad=VoutV2-V1=1.20V400mV= 3
Hay una disminución muy rápida de la ganancia a medida que R1 aumenta, que obedece a la expresión para la ganancia anteriormente expuesta:...