Ariel Imanol Alcacio Rodríguez
Angel Elías Villanueva Lara
Circuitos integrados lineales
Profesor: Donato Hernández Fusilier
PRÁCTICA #5
INTEGRADOR Y DIFERENCIADOR CON AMPLIFICADOR
OPERACIONAL
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Circuitos Integrados Lineales: Integrador y Diferenciador - Prof. Hernandez, Ejercicios de Diseño de Circuitos Electrónicos
Esta práctica de laboratorio se centra en la construcción y análisis de dos configuraciones básicas de circuitos integrados lineales: el integrador y el diferenciador. Se utiliza un amplificador operacional (oa) para implementar estos circuitos y se exploran sus características de ganancia y fase a diferentes frecuencias. La práctica incluye la construcción de los circuitos, la aplicación de señales de entrada de diferentes formas de onda (senoidal, cuadrada, triangular y diente de sierra) y la medición de las señales de salida. Se analizan los resultados obtenidos y se discuten las diferencias en el comportamiento de los circuitos a diferentes frecuencias. Además, se deducen las expresiones matemáticas de la salida del circuito integrador y diferenciador en función de los componentes y la señal de entrada.
Tipo: Ejercicios
2023/2024
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Angel Elías Villanueva Lara
Circuitos integrados lineales
Profesor: Donato Hernández Fusilier
PRÁCTICA
INTEGRADOR Y DIFERENCIADOR CON AMPLIFICADOR
OPERACIONAL
Angel Elías Villanueva Lara
INTEGRADOR Y DIFERENCIADOR CON AMPLIFICADOR OPERACIONAL (OA). OBJETIVOS.
Construir y analizar con un Amplificador Operacional dos configuraciones básicas como lo son un Diferenciador y un Integrador.
INTRODUCCIÓN.
Las características ideales de los amplificadores operacionales también pueden ser aplicadas para diferenciar e integrar señales y relacionar estos circuitos con filtros activos.
Los filtros pueden tener ganancia y frecuencias de corte seleccionada a nuestra conveniencia, así como también se pueden construir en configuración inversora como no inversora.
Estos circuitos pueden ser implementados utilizando una fuente de alimentación dual como se observará en el desarrollo de esta práctica
MATERIAL.
- 1 R de 1 KΩ, 1/2 W
- 1 R de 6.8 KΩ, 1/2 W
- 1 R de 68 KΩ, 1/2 W
- 1 C de 3.3 nF
- 1 C de 0.1 μF
- 1 IC LM
EQUIPO.
- 1 Multímetros c/puntas
- 1 Osciloscopio con dos puntas
- 1 Plantilla de Experimentos
- 1 Fuente de alimentación dual
- 1 Generador de funciones
DESARROLLO.
5.1.- Amplificador Diferenciador Inversor. 5.1. 1.- Construya el circuito diferenciador de la figura 5.
5.1.2- - a) Encienda las fuentes de alimentación de “dc” y aplique la señal del Generador de funciones a su mínima amplitud y máxima atenuación. Conecte un canal del osciloscopio en la entrada y otro en la salida.
Aumente gradualmente la amplitud del generador de funciones para que a la salida de dicho circuito observe una señal Vo = Sen (20000 ¶ t). Una vez que ambas señales estén estables llene la siguiente Tabla para diferentes valores de f.
Angel Elías Villanueva Lara
1 K 2.07 6.31 - 10 K 2.05 6.23 - 100 K 0.43 -7.33 - 500 K 0.19 - 14.
d) Repita el punto 5.1.2. a) para una señal diente de sierra de 1 Vp y 2 V de offset positivo y solo para la frecuencia de 10 KHz. Reporte las gráficas de entrada y salida con respecto a un solo eje Y. Discuta y comente los resultados
5.1.4.- Deduzca la expresión matemática de Vo del circuito diferenciador anterior en función de los componentes y de la señal de entrada.
5.2.1.- Construya circuito integrador de la figura 5.2.
5.2.2.- a) Mida con un Osciloscopio la señal Vi=Sen(20000 ¶ t) a la salida de un
Generador de Funciones. Encienda las fuentes de “dc” y aplique la señal del Generador a dicho circuito observando en el osciloscopio tanto la señal de entrada como la señal de salida. Una vez que ambas señales estén estables llene la siguiente Tabla para diferentes valores de f f (Hz) (^) Vo(pp) /Vi(pp) |A|=V o/Vi dB A(°) 10 8 18.0617 - 100 2.25 7.0435 -
f (Hz) Vo(pp) /Vi(pp) |A|=Vo/Vi dB A(°)
10 K (1V) 3.06 9.7144 -
10 K (2V) 5.49 14.7914 -
Angel Elías Villanueva Lara
1 K 0.23 - 12.76544 - 10 K 0.023 - 32.76 54 - 100 K - - - 500 K - - -
b) En base a la tabla anterior, reporte una Gráfica de Ganancia (dB) contra la frecuencia (décadas) y otra de Fase (°)
contra la frecuencia (décadas).
5.2.3.- Deduzca la expresión matemática de Vo del circuito integrador anterior en función de los componentes y de la señal de entrada.
5.3 Proporcione las 4 simulaciones siguientes: Para el circuito integrador y diferenciador con el LM de los puntos 5.1.1 y 5.2.1 con su señal sinusoidal respectiva y además con la señal del inciso 5.1.3 a)
0
10
20
30
10 100 1 K 10 K Ganancia
Frecuencia
|A|=Vo/Vi dB
Angel Elías Villanueva Lara
5.4. Conteste las siguientes preguntas para cada circuito:
a) Que Impedancia equivalente corresponde
a Rf y R RF = 6.8k Ω y 1kΩ R = 6.8k Ω y 68kΩ
b) A qué frecuencia se observa el “glitch” bien definido
10KHz
c) Que Ancho de Banda tiene c/u
1MHz
d) Si las señales de entrada son sen(ωt) ó – cos(ωt) como observaría las diferencias en las formas de onda de salida. Al hacer eso, se desfasaría de 90° a 180°
5.5. Proporcione sus conclusiones personales e individuales y también reporte la Bibliografía consultada
Conclusiones:
Ariel:
Los circuitos diferenciadores e integradores son fundamentales en el procesamiento de señales, cada uno con características específicas que los hacen adecuados para diferentes aplicaciones.
Circuito Diferenciador: Responde a la tasa de cambio del voltaje de entrada, amplificando señales rápidas y atenuando las lentas. Esto lo convierte en una herramienta útil para detectar transiciones rápidas en señales digitales y generar pulsos.
Elías:
Circuito Integrador: Proporciona una salida proporcional a la acumulación del voltaje de entrada a lo largo del tiempo, amplificando señales lentas y atenuando las rápidas. Es ideal para aplicaciones de filtrado y control, donde se requiere la integración de valores.
En resumen, la elección entre un circuito diferenciador y un integrador depende de las características de la señal de entrada y del objetivo específico del procesamiento de señales, siendo esencial considerar cómo cada circuito se comporta a diferentes frecuencias para optimizar su rendimiento en aplicaciones prácticas.