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Laboratorio Nº4

Procesamiento de señales con Amplificadores Operacionales
Objetivos Estudiar y entender la operación interna de amplificadores operacionales reales con el fin de identificar los principales parámetros que lo caracterizan, y comprender como éstos afectan montajes de circuitos prácticos. Analizar y comprender el funcionamiento de circuitos no lineales basados en amplificadoresoperacionales operando en lazo abierto. Diseñar y evaluar diferentes tipos de amplificadores lineales realimentados basados en amplificadores operacionales con entradas múltiples. Diseñar y evaluar la respuesta en frecuencia de circuitos realimentados y filtros activos basados en amplificadores operacionales. Actividades    Proponer los circuitos y el set-up de instrumentos requeridos para lamedición y compensación del voltaje offset de entrada (Vio) de un amplificador operacional real. Fundamente. Implementar un comparador simple sin histéresis basado en un amplificador operacional que verifique las siguientes condiciones: Vi < 4 [V] → LED ON, Vi ≥ 4 [V] → LED OFF. Considere V+ = 10 [V] y V- = 0 [V]. Mida y tabule la tensión DC de salida en cada caso. Comente. Considerando V+ = 12 [V]y V- = -12 [V], diseñar los siguientes amplificadores lineales: - Amplificador inversor: Av = -4 (Vin = 100[mV]/1[kHz]). - Amplificador no inversor: Av = +5 (Vin = 100[mV]/1[kHz]). - Amplificador diferencial: Av = 1 (2 entradas DC). Visualice las formas de onda en cada componente y compruebe el correcto funcionamiento de cada circuito. Mida y tabule las señales de entrada y salida. Comente.Diseñar e implementar un filtro activo pasabajo RC con una ganancia de voltaje DC Av = -10 y una frecuencia de corte de 5 [kHz]. Considere V+ = 12 [V] y V- = -12 [V]. Verifique la ganancia DC. Evaluar la respuesta en frecuencia del circuito para una señal sinusoidal de 500 [mV] de entrada. Mida y tabule las distintas señales de entrada y salida. Repita las mediciones para una señal cuadrada. Comente.Diseñar y montar un filtro activo pasabanda angosta de 2 polos sintonizado en 1 [kHz], con una ganancia de voltaje Av = -10 y un factor de calidad Q = 5, para una banda B = 200 [Hz]. Considere V+ = 12 [V] y V- = -12 [V]. Evaluar la respuesta en frecuencia del circuito para una señal sinusoidal de 100 [mV] de entrada. Mida y tabule las distintas señales de entrada y salida. Comente.





Nota:Utilice el amplificador operacional LM 741 en el desarrollo de cada una de las actividades. ¿Qué es la relación de rechazo en modo común (CMRR) y el slew rate (SR) en un Amp. Op. real?

Marco Teórico Un Amplificador Operacional es un circuito electrónico integrado compuesto de una serie de transistores, resistencias y condensadores, que forman un amplificador diferencial con elevada gananciade voltaje, muy alta impedancia de entrada y baja impedancia de salida. Los amplificadores operacionales presentan 2 entradas, denominadas inversora (v-) y no inversora (v+), y una única salida (vo). Normalmente se alimentan utilizando fuentes de poder dual (V+, V-) en el rango de ±5 [V] a ±25 [V], y ya que no presentan acoplamiento capacitivo entre sus distintas etapas internas, permitenamplificar señales continuas y alternas en un amplio rango de frecuencias (hasta varios kHz). La mayoría de los amplificadores operacionales se diseñan y construyen utilizando 4 etapas básicas conectadas en cascada: Amplificador Diferencial, Etapa de Ganancia de Voltaje, Desplazamiento de Nivel y Etapa de Potencia de Salida. El amplificador diferencial de entrada y la etapa de ganancia de voltaje son lasúnicas etapas encargadas de brindar la ganancia de voltaje al amplificador operacional. La etapa de desplazamiento de nivel se requiere para asegurar que el amplificador operacional no presente voltaje offset DC de salida. La etapa de potencia de salida se requiere para lograr una alta ganancia de corriente cuando se conectan bajas impedancias de salida. Un amplificador operacional ideal se...
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