Laboratorio OPAMPS

Efecto de frecuencia en la ganancia de voltaje de circuitos amplificadores con OPAMPs

Samantha L. Catún (12382), Pablo A. Sosa (12546), Ingeniería Mecatrónica, Ingeniería Electrónica, UVG

     Abstract-. In the lab, it was performed of the transfer function of circuits with operational amplifiers,  calculating the bandwith for amplifier circuits with OPAMPs. This was achieved observe the frequency response of the amplifier circuit for different values of frequency, noting that while the frequency of the circuit increases the gain value decreases due to internal compensation capacitor frequency of chip used.  

Resumen—.  En la práctica de laboratorio, se realizó el análisis de la función de transferencia de circuitos con amplificadores operacionales, calculando el ancho de banda para circuitos amplificadores con OPAMPS. Con ello se logró observar la respuesta en frecuencia del circuito amplificador para distintos valores de frecuencia, notando que mientras la frecuencia del circuito crece el valor de la ganancia disminuye debido al capacitor de compensación interna de frecuencias del empaquetado utilizado.

Índice de términos— Amplificadores operacionales, ancho de banda, diagramas de Bode.

1. Introducción

L

os objetivos del laboratorio realizado fueron calcular el ancho de banda para diferentes circuitos amplificadores con OPAMPs y medir su amplificación a distintas frecuencias para describir el comportamiento del circuito en función de la frecuencia y la ganancia de voltaje.

Con lo realizado en el laboratorio se comprobó que la funcionalidad del capacitor instalado dentro de los amplificadores operacionales es de compensación interna de frecuencia que impide que el amplificador operacional oscile a altas frecuencias, esto debido a que se observó una disminución significativa de la ganancia del voltaje de cada uno de los circuitos construidos conforme la frecuencia analizada crecía, llegando a observar a una frecuencia de 1MHz una disminución de ganancia grande comparada con la ganancia del circuito a ganancias de orden de magnitud más pequeñas.

1. Objetivos

• Calcular el ancho de banda para diferentes circuitos amplificadores con OPAMPs y encontrar el ancho de banda experimentalmente.
• Construir circuitos amplificadores con OPAMPs y medir su amplificación a distintas frecuencias.
• Elaborar gráficas de ganancia vrs. Frecuencia con los datos obtenidos experimentalmente.

1. Diseño experimental

1. Circuito 1: Construcción del circuito

Se procedió a realizar el circuito mostrado en la Fig. ## donde se midió el voltaje de salida del amplificador para luego hallar la ganancia del sistema.

1. Cálculo de ancho de banda

Teóricamente, se calculó el valor esperado de voltaje de salida del circuito para FL y FH. Luego experimentalmente, manteniendo la señal de entrada constante,  se halló la frecuencia a la cual se obtenía FL y FH esperado.

1. Análisis de circuitos

Luego, se procedió a calcular el ancho de banda teórico y experimental para comparar dichos valores y obtener el porcentaje de error entre los valores teórico y experimental, donde el teórico fue obtenido de la hoja de datos del OPAMP utilizado.

1. Circuitos 2 y 3: Diseño de circuitos amplificadores

Para ambos circuitos se diseñó un circuito amplificador de ganancia 100 y 1 respectivamente para luego realizar un análisis de la ganancia del circuito a distintas frecuencias.

1. Obtención de diagramas de ganancia versus frecuencia

Se obtuvo el voltaje de salida de cada uno de los circuitos para distintas frecuencias para luego realizar una gráfica de ganancia de voltaje versus frecuencia para observar la respuesta en frecuencia del circuito amplificador.

[pic 1]

Fig. 1. Diagrama de bode de un sistema.

1. Ecuaciones

                (1)[pic 2]

[pic 3]                        (2)

Donde Rf es la resistencia de retroalimentación, B es el ancho de  banda y Ri es la resistencia de entrada del circuito.

[pic 4]                        (3)

1. Resultados

[pic 5]

Fig. 2.  Circuito 1. Amplificador no inversor con ganancia 10.

TABLA I.

VALORES DE ANCHO DE BANDA DE OPAMP LM741 TEÓRICO Y EXPERIMENTAL

[pic 6]

Fig. 3. Frecuencia baja de ancho de banda de circuito 1.

[pic 7]

Fig. 4. Frecuencia alta de ancho de banda de circuito 1.

[pic 8]

Fig. 5. Circuito 2. Amplificador con ganancia 10.

TABLA II.

VALORES DE FRECUENCIAS Y GANANCIAS EXPERIMENTALES DEL CIRCUITO 2.

TABLA II.

VALORES DE ANCHO DE BANDA DE OPAMP LM741 TEÓRICO Y EXPERIMENTAL PARA CIRCUITOS 2 Y 3

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