Amplificador Operacional

Circuitos Electrónicos

Laboratorio Nº 1:
Amplificador Operacional


Objetivos: Esta experiencia consistió en observar la respuesta de un
amplificador operacional LM741 para así comparar su modelo ideal con su
funcionamiento en la realidad.

Experimento 1: Integrador
Desarrollo teórico

En el punto 1 la tensión es cero (como si tuviéramos una tierra virtual),
debido a queconsideramos un amplificador ideal que tiene
y una
ganancia de amplificador
por lo tanto la corriente que circula por la
resistencia

es cero haciendo que no halla caída de tensión en ella.

Aplicando primera ley de kirchhoff al nodo 1

Donde

;

Ahora aplicando segunda ley de kirchhoff tenemos que:

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En el laboratorio se utilizo una onda senoidal con una amplitud de 500mV
pico a pico con una frecuencia de 160 Hz.
Señal de Entrada:

Por lo tanto reemplazando en la ecuación anterior, tenemos que:

Como se observa teóricamente nos queda una onda desfasada en 90 grados
con la de entrada, pero lo que vemos en el osciloscopio es que la onda de
salida se desplazaba hasta que se estabilizaba alrededor de una continua,
que es cuando el amplificador se saturo.Página 2 de 23

Señal de Salida:

14.6V

14.5V

14.4V

14.3V

14.2V

14.1V

14.0V
0s

2ms

4ms

6ms

8ms

10ms

12ms

14ms

16ms

18ms

20ms

V(R1:1)
Time

De esta manera vemos que el modelo de circuito ideal no sirve porque
prácticamente tendríamos algo asi:

Es decir tenemos la señal periódica más la suma de una rampa que hace
que la señal se muevahasta que se estabiliza en la saturación.
Por lo tanto debemos plantear un nuevo modelo teniendo en cuenta los
efectos de continua. Primero analizamos el efecto de la tensión de offset.

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El punto 1 esta a la tensión de Vos (considerando
segunda ley de Kirchhoff:

Ahora analizaremos el efecto de las corrientes de offset

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y

), aplicando

La

noaporta nada a la ganancia, por lo tanto observamos el efecto de
.

Toda la corriente de

circula por el capacitor .

Teniendo en cuenta todos los efectos de continua tenemos que la ganancia
total debería del amplificador debería ser:

Donde aquí vemos que la que genera la rampa hasta la saturación del
dispositivo son las corrientes de offset y la tensión de offset, lo que para
disminuiresto se le coloca al capacitor una resistencia en paralelo con él.
A continuación veremos lo que sucede con la frecuencia solamente con el
capacitor y después al agregarle una resistencia en paralelo a el.
Demostramos lo anterior expresado.
Al tener en cuenta el efecto de la tensión de offset

Una vez que se cargó el capacitor por él no puede circular más corriente
por lo tanto toda lacorriente que entrega el Vos circula luego por las
resistencias, dando:
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Teniendo en cuenta las corrientes de Offset:

Nuevamente la corriente

no aporta ningún efecto a la ganancia de

tensión, por lo tanto se estudia el efecto de

.

Una vez cargado el capacitor por él no circula corriente por lo tanto, el
efecto que produce la corriente de offset es la siguiente:Como se observa se pudo reducir la corriente con respecto a la que había
cuando no estaba la resistencia en paralelo.

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Caso genérico:

Por lo tanto la ganancia de tensión va a ser la siguiente

Para el caso que

, plantando en La place la ganancia de tensión

Plantando el bode de la anterior función

Donde
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Teóricamente el circuito integra paracualquier frecuencia.
Ahora veremos que pasa al agregarle la resistencia en paralelo:

Señal de Salida:

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Planteando bode:

Para comprobar esto inyectamos al circuito ondas cuadradas de distintas
frecuencias:

A 10 Hz: La señal se amplifica y se deforma. Debido a que para las bajas
frecuencias son amplificadas, y las de mayor frecuencia son integradas. Y
por lo tanto...