Trabajo Práctico N°3
"Amplificador Operacional respuesta en frecuencia".
Objeto:
- Determinar la respuesta en frecuencia para las configuraciones de un amplificador de un amplificador operacional inversor y no inversor.
- Reconocer la gráfica de respuesta en frecuencia de A.O. en las hojas de datos del fabricante.
- Calcular el ancho de banda BW con las mediciones efectuadas en la simulación con software aplicado.
- Partiendo de la medición del tiempo de crecimiento de la señal (Tr rise time) y de la inclinación (Tilt) determinar el ancho de banda del circuito.
- Predecir la ganancia en lazo abierto de un A.O. Para cualquier frecuencia conociendo el BW de ganancia unitaria.
- Conocer la velocidad de respuesta Slew Rate.
- Calcular el máximo voltaje pico de salida para cualquier frecuencia si se conoce el SW.
Desarrollo Práctico:
1) Determinación de la respuesta en frecuencia para un amplificador operacional no inversor:
a) Dibujar el circuito de la figura 1 utilizando software aplicado.
b) Aplicar a la entrada una señal senoidal de 10 Hz 25 mVp.
c) Verificar prácticamente realizando una
simulación con software aplicado, el valor de la tensión a la salida del
sistema, y calcular el valor de la ganancia de tensión y expresarla en dB.
d) Repetir el punto anterior para otros valores de
frecuencia hasta los 200 KHz completando la siguiente tabla:
Frecuencia[Hz]
|
Vi [mV]
|
Vo [V]
|
Av [veces]
|
Av [dB]
|
10
|
25
|
2.52
|
40.069
| |
30
|
25
|
2.52
|
40.069
| |
50
|
25
|
2.52
|
40.069
| |
100
|
25
|
2.52
|
40.069
| |
300
|
25
|
2.52
|
40.069
| |
500
|
25
|
2.52
|
40.069
| |
10000
|
25
|
2.37
|
39.536
| |
20000
|
25
|
2.08
|
38.402
| |
200000
|
25
|
0.368
|
23.358
|
e) Con los valores obtenidos en la tabla determinar la curva de respuesta en frecuencia, graficando la variación de la ganancia de tensión en dB, en función de la frecuencia en escala logarítmica.
f) Determinar las frecuencias de corte, es decir aquellos valores en la que la ganancia de tensión haya disminuido -3 dB de su valor máximo, marcar dichos valores en la curva y determinar el ancho de banda de la respuesta en frecuencia.
g) Modificar el circuito anterior tal como lo
muestra la figura 2.
h) Repetir para esta nueva configuración los puntos b), c), d), e).
c)
d)
Frecuencia[Hz]
|
Vi [mV]
|
Vo [V]
|
Av [veces]
|
Av [dB]
|
10
|
25
|
1.22
|
33.768
|
|
30
|
25
|
2.23
|
39.007
|
|
50
|
25
|
2.42
|
39.718
|
|
100
|
25
|
2.55
|
40.172
|
|
300
|
25
|
2.57
|
40.24
|
|
500
|
25
|
2.55
|
40.172
|
|
10000
|
25
|
2.24
|
39.046
|
|
20000
|
25
|
1.73
|
36.082
|
|
200000
|
25
|
0.244
|
19.789
|
e) ; i)
j) A continuación determinaremos la frecuencia de corte superior de la figura 2 mediante mediciones en régimen transitorio. Para ello reemplazaremos el generador de señal senoidal por uno de onda cuadrada de 25 mVpp, 1 KHz.
k) Verificar prácticamente realizando una simulación con software aplicado, el valor de la tensión a la salida del sistema midiendo el tiempo de crecimiento (rise time) y graficar la señal de entrada y salida.
m) A continuación determinaremos la frecuencia de corte inferior del circuito de la figura 2 mediante mediciones en régimen transitorio. En este caso excitaremos el circuito con una onda cuadrada de 25 mVpp, 50 Hz.
n) Verificar prácticamente realizando una simulación con software aplicado, el valor de la tensión a la salida del sistema midiendo la inclinación (Tilt) y graficar la señal de entrada y salida.
o) Calcular el valor de la frecuencia de corte superior, mediante la siguiente fórmula:
p) Con los valores obtenidos l) y o), determinar el BW, y comparar con los valores determinados en el punto i). Hacer comentarios.
