Trabajo práctico 6: Amplificadores Operacionales

Un amplificador operacional , es un circuito integrado que posee dos entradas y una salida. Reciben éste nombre debido a que, de a cuerdo a la forma en la que se lo conecte, pueden realizar circuitos que realizan operaciones matematicas tales como  sumadores, restadores, integradores, comparadores, Etc.
En 1965, la compañía Fairchild Semiconductor introdujo en el mercado el uA709, el primer amplificador operacional monolítico ampliamente usado. Aunque disfrutó de un gran éxito, esta primero generación de amplificadores operacionales tenía muchas desventajas. Este hecho condujo a fabricar un amplificador operacional mejorado, el uA741. Debido a que es muy barato y sencillo de usar, el uA741 ha tenido un enorme éxito. Otros diseños del 741 han aparecido a partir de entonces en el mercado. Por ejemplo, Motorola produce el MC1741, National Semiconductor el LM741 y Texas Instruments el SN72741. Todos estos amplificadores operacionales son equivalentes al uA741, ya que tienen las mismas especificaciones en sus hojas de características. Para simplificar el nombre, la mayoría de la gente ha evitado los prefijos y a este amplificador operacional de gran uso se le llama simplemente 741.

Materiales a utilizar:

1 Circuito Integrado LM741

1 Circuito Integrado TL081

Resistores varios

2 Capacitores de 100 uF x 25 V Electrolíticos.

2 Capacitores de 100 nF Cerámicos.

Actividades: 

1) armar el circuito del amplificador inversor

 

2) Ajustar el generador de señales de tal forma que entregue una tensión contínua. Usar el control de Offset para variar la tensión proporcionada. Usar el multimetro para medir las tensiones Vs y Vo del circuito. Resumir las mediciones realizadas completando la siguiente tabla:

3) Graficar la tensión de salida Vo en función de la de entrada Vs. Marcar en éste gráfico la zona de amplificación lineal , de saturación y la tensión de offset.

4) Reformar el circuito anterior con el objetivo de anular la tensión resudual de offset a la salida del amplificador. Armar el circuito y verificar que la tensión de salida pueda ser anulada.
 En éste caso, no hizo falta anular la tensión de offset, debido a que la misma era tan chica que era despreciable. Incluso el armado del circuito para anular la tensión de offset, lo aumentaba.

5) Dibujar el circuito y colocar sobre el mismo gráfico el valor medido. Explicar porque un resistor en el terminal no inversor ayuda a disminuir esa tensión y no influye en el cálculo de la ganancia de tensión del amplificador.

En caso de tener que realizar el circuito para eliminar el offset sería el siguiente

Éste circuito no afecta en nada a la amplificación del equipo, ya que la misma depende puramente de la red de realimentación, es decir, de R1 y R2.

6) Ajustar el generador para que entregue una señal senoidal Vs=50 mVpp (pico a pico) con una frecuencia de 1 KHz. Verificar que la fase de la señal de entrada es opuesta a la de salida y que la ganancia de tensión se mantiene constante a pesar de imponerle una señal senoidal de 1 KHz.

7) Reemplazar el LM741 por un TL081. Comentar si existe alguna diferencia en el funcionamiento del circuito.

Al ver las imagenes, se puede decir que la diferencia es tan poca que es despreciable. (solo 12mV en la salida).

Amplificador no inversor:

10)   Usando un amplificador operacional, diseñar un amplificador no inversor que gane en tensión 26 dB sobre una carga de 1 Kohm, en un rango de frecuencias que va desde continua hasta 1 KHz. La tensión máxima de entrada es de 1 Vpp. Explicar los criterios usados para la elección de los componentes externos.

entonces, si Av = 20 veces;

11) Armar el amplificador diseñado en el punto anterior y verificar esa ganancia. Resumir las mediciones obtenidas en un cuadro donde se lean los valores medidos con los calculados expresando las ganancias en veces y en dB.

Circuito funcionando:
 Av calculada: 20 veces                     Av real: 23,63 veces.
Av calculada: 26Db                           Av real: 27, 47Db

12) Dibujar el circuito esquemático.