Prácticas electrónica analógica

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PRÁCTICAS ELECTRÓNICA ANALÓGICA
PRACTICA 1: Comparador en lazo abierto con AO Realice el esquema del circuito de la figura y el análisis en continua adecuado para obtener la caracterıstica de transferencia us-ue del mismo. A continuación realice un análisis temporal suponiendo una señal de entrada senoidal de ±10V de amplitud, centrada en cero y de frecuencia 1kHz. Determine el slew rate del AOen V/µs. ¿Cual serıa el slew rate si se supone el AO ideal?. ¿Que sucede con la salida si se aumenta la frecuencia hasta 100kHz?. Justifıquese.

+Vcc

U1 7 Vin+ V5 5V Vin2 3 +

V+ OS2 OUT

5 6 1 +Vcc -Vcc Vout

4

OS1 V-

V6 VOFF = 0 VAMPL = 10 FREQ = 1khz uA741

0
V3 -Vcc +15V -15V V4

0 0

Este circuito implementado con un amplificador operacional básico, funciona comocomparador ,y nos brinda la idea básica del funcionamiento de cualquier amplificador operacional. Si en el terminal no inversor(+),existe una tensión mas positiva con respecto a masa que en el terminal inversor(-),la salida se satura hacia positivo y viceversa. Vout=(V(+)-V(-))*Aol, siendo Aol la ganancia en lazo abierto del operacional. Aol idealmente es infinito ,y la salida podría ser infinita. Enun operacional real evidentemente esto no es así ,y tanto la ganancia en lazo abierto como la posible tensión de salida son finitas, llegando a ser esta última como máximo a +/-Vcc. En las siguientes 2 simulaciones, he situado para ilustrar su funcionamiento: V(+)=5V, V(-)=0V V(+)=5V,V(-)=6V

15V

10V

5V

0V 0s V(Vin+)

10us V(Vin-)

20us V(Vout)

30us

40us

50us Time

60us70us

80us

90us

100us

8V

4V

0V

-4V

-8V

-12V

-16V 0s V(Vin+)

10us V(Vin-)

20us V(Vout)

30us

40us

50us Time

60us

70us

80us

90us

100us

Con la señal sinusoidal aplicada al terminal negativo, el principio es el mismo ,y la salida es una onda cuadrada de amplitud +/-Vcc. Idealmente, la frecuencia de la onda cuadrada podría ser infinita,pero en las simulaciones veremos que en un operacional real ésto no se cumple. Simulación a 1khz:

15V

10V

5V

0V

-5V

-10V

-15V 0s V(Vin+) V(Vin-)

0.5ms V(Vout)

1.0ms

1.5ms Time

2.0ms

2.5ms

3.0ms

Simulación a 100khz:
15V

10V

5V

0V

-5V

-10V 0s V(Vin+)

10us V(Vin-)

20us V(Vout)

30us

40us

50us Time

60us

70us

80us

90us100us

Como se puede observar a un 1khz la salida todavía puede seguir relativamente los cambios en la entrada, pero a 100khz vemos que la salida del operacional no cambia su estado .Esta limitación se debe principalmente a un parámetro práctico del operacional, llamado slew rate, que expresa la capacidad del operacional de cambiar el voltaje a su salida con respecto al tiempo. Se mide en V/us,y limita el ancho de banda del operacional .En este caso la frecuencia de 100 khz era demasiado alta para el slew rate de este amplificador. El slew rate que se considera infinito en un amplificador operacional ideal, es una limitación creada por un condensador interno de compensación(para evitar oscilaciones),e internamente relacionado con la corriente máxima que puede suplir el operacional alcondensador y la capacidad de éste. SR=I/C. En las especificaciones del 741 I=15uA y C=30 pF,por lo tanto SW=0.5V/uS

PRACTICA 2: Comparador en lazo abierto con comparador integrado Repita la practica anterior para el circuito de la figura e indique que diferencias ha encontrado en los resultados. Justifıquelas.
+Vcc

U2 Vin+ V4 5Vdc Vin3 LM311 2 +

8 5

V+ B

B/S

6 7 1

R1 1k +VccVout 15Vdc V1 -15Vdc V2 -Vcc

OUT 4 G V-

0
VOFF = 0V VAMPL = 10V FREQ = 100khz

V3 -Vcc

0 0 0

-En la realidad, para la comparación, se suelen utilizar circuitos cuyas características como el slew rate se han optimizado para poder manejar frecuencias mayores. Se llaman comparadores integrados, y el LM311 es un ejemplo de éstos. Existe la diferencia de que en este caso se utiliza un...
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