Teoría Básica del Opamp.
Descripción del amplificador operacional LM741 y TL082. Principales Características
¿Dónde, cuándo y por qué se empezaron a utilizar los Amplificadores Operacionales (OPAMPS)? ¿Cuáles son sus principales características?
El concepto del amplificador operacional surgió hacia 1947, como un dispositivo construido con tubos de vacío, como parte de las primeras computadoras analógicas dentro de las cuales ejecutaban operaciones matemáticas (suma, resta, multiplicación, división, integración, derivación, etc).
En los amplificadores operacionales se cumplen algunas condiciones:
· La impedancia entre las entradas inversora y no inversora es infinita, por lo que no hay corriente de entrada.
· La diferencia de potencial entre las terminales inversora y no inversora es, o debe ser nula.
· No hay corriente entrando o saliendo de las patas inversora y no inversora.
Una tabla con las principales características de un OPAMP, específicamente del opamp LM741 y TL082
Op. Amp. LM741
Op. Amp. TL082
¿Qué es un OPAMP? ¿De qué está compuesto? ¿Con qué voltajes trabaja? ¿Cuáles son sus principales características?
Los amplificadores operacionales, también llamados Op. Amp. por sus siglas en inglés, son dispositivos electrónicos capaces de realizar una gran cantidad de funciones dentro de un circuito electrónico, dependiendo de la como se coloque dentro del mismo.
El amplificador operacional posee 5 patas, las cuales poseen distintas funciones:
El amplificador operacional tiene capacidad de manejo de señal desde f=0 Hz hasta una frecuencia definida por el fabricante; tiene además límites de señal que van desde el orden de los nV, hasta unas docenas de voltio (especificacion también definida por el fabricante).
Los amplificadores operacionales se caracterizan por su entrada diferencial y una ganancia muy alta, generalmente mayor que 105 equivalentes a 100dB.
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El Amplificador Operacional ideal se caracteriza por:
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Ya que la resistencia de entrada, Ren, es infinita, la corriente en cada entrada, inversora y no inversora, es cero. Además el hecho de que la ganancia de lazo abierto sea infinita hace que la tensión entre las dos terminales sea cero, como se muestra a continuación:
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EXPERIMENTO
Para realizar las pruebas es necesario conocer el software con el que trabaja el equipo Lucas Nulle, para lo cual necesitaremos saber usar las herramientas como el Osciloscopio, el multímetro y el generador de señales integrado en el mismo.
Luego las pruebas y mediciones se realizaron de acuerdo al esquema de un “amplificador no inversor” como se muestra en la imagen.
Ajustamos el generador de funciones para los siguientes valores:
- VIN : 1 V
- Tipo de señal : DC
- R1 : 10 kΩ
- R2 : 100 kΩ
El resultado obtenido a la salida del OPAMP es de 10.8 V, lo cual es cercano con el valor teórico de acuerdo a la siguiente formulas: (VOUT = VIN*G) y (G=1 + R2/R1)
G = 1 + R2/R1
G = 1+ 100/10
G = 11
VOUT = VIN*G
VOUT = 1 * 11
VOUT = 11V
Realizamos una 2da prueba con los datos a continuación, para comprobar su correcto funcionamiento:
- VIN : 0.5 V
- Tipo de señal : DC
- R1 : 10 kΩ
- R2 : 100 kΩ
El resultado obtenido a la salida del OPAMP es de 5.2 V, lo cual concuerda con el valor teórico de acuerdo a la siguiente formulas: (VOUT = VIN*G) y (G=1 + R2/R1)
G = 1 + R2/R1
G = 1+ 100/10
G = 11
VOUT = VIN*G
VOUT = 0.5 * 11
VOUT = 5.5 V
La diferencia entre el valor medido y el valor teórico es el offset que existe dentro del OPAMP ya que entre la señal no inversora y la inversora existe una diferencia, la cual nos da esa variación.
Prueba y Mediciones del OPAMP con el Protoboard del Entrenador
Tomando los mismos valores anteriores y usando el software Labsoft con el Protoboard del entrenador, obtenemos:
- VIN : 1 V
- Tipo de señal : DC
- R1 : 10 kΩ
- R2 : 100 kΩ
Observaciones y Conclusiones
Observaciones
- No se necesitó de instrumentos de medición como osciloscopio, voltímetros físicos ni generador de señales para este laboratorio, ya que el software y el equipo Lucas Nulle nos proporcionó todo esto por medio de su software.
- Existen dos entradas por las cuales podemos inyectar una señal a un OPAMP, la entrada inversora y la entrada no inversora.
- Un OPAMP debe ser alimentado por un voltaje positivo y otro negativo que son generalmente +- 15 voltios.
- Existen diferentes configuraciones para conectar un OPAMP, en este laboratorio hemos usa la configuración amplificador no inversor, con la cual obtenemos una ganancia o factor de amplificación que es igual a la división entre las resistencias usadas en la entrada inversora mas uno.
- Observamos que el voltaje de salida Vo será igual a esta ganancia por el voltaje de la señal en la entrada no inversora. Vo = Vin * G. Este voltaje nunca es mayor al voltaje de alimentación del OPAMP.
Conclusiones
- Aprendimos que los OPAMP en sus inicios fueron usados para realizar operaciones matemáticas como sumar, restar, multiplicar, dividir, etc. También los podemos usar como amplificadores de alta ganancia que es el uso que le dimos en este laboratorio.
- Pudimos evitarnos usar demasiado equipo físico de medición utilizando solamente un software que simplifico y agilizó nuestra experiencia. El SOFTLAB.
- Tener en cuenta que el voltaje ganado nunca podrá ser mayor al voltaje con el que alimentamos nuestro circuito, ya que esa energía no podría aparecer de la “nada”.
- Conocimos dos tipos de OPAMP, el 741 y 082, la diferencia radica básicamente en la ganancia y la frecuencia con la que puede trabajar cada uno.
TEMA DE INVESTIGACIÓN
Investigue en qué consiste un Controlador de Temperatura.
Un controlador de temperatura es un instrumento que se usa para controlar la temperatura. El controlador de temperatura recibe datos de un sensor de temperatura y emite datos conectados a un elemento de control, como un calefactor o ventilador.
El principio de los dispositivos que controlan la temperatura se basa en tener una entrada, la cual proviene de un sensor (termopar / Pt100) y a su vez, contar con una salida que se encuentre conectada a un instrumento de control, que pueden ser por ejemplo un ventilador para enfriar, o un calentador para provocar el efecto contrario. Un sistema que controla la temperatura con base en un “controlador” es necesario para poder monitorear la precisión de la temperatura requerida, por lo que su participación constante y continua es necesaria.
Existen tres tipos básicos de controladores:
1) On-off
2) Proporcional
3) PID
2) Proporcional
3) PID
Dependiendo del sistema que se tenga que controlar, el operador podrá usar un tipo u otro para controlar el proceso.
Falta foto de integrantes de Grupo....
ResponderBorrarTodo está bien, solo faltó la foto de los integrantes
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