Trabajo Práctico N° 5: “Aplicaciones no lineales de los amplificadores operacionales”

Objeto:

1.    * Analizar las características alineales de los amplificadores operacionales en aplicaciones electrónicas de consumo e industriales.
2.  *Dibujar la respuesta de salida de un circuito detector conociendo la señal de entrada.  
3.  *Analizar el funcionamiento de los circuitos limitadores y recortadores.
4.  *Buscar para los diseño de los circuitos las soluciones practicas que mejor se adapten a las consignas del presente trabajo practico.
5.   *Presentar el informe del TP correctamente en tiempo y forma.

       1. En el limitador representado en la figura 1 los diodos zeners son idénticos (02DZ4.7)

Si Vi es una señal triangular de 5Vp 100Hz.

a)      Dibujar el circuito en MULTISIM.

b)      Hacer una descripción del funcionamiento del circuito.

c)       Simular el circuito y analizar los resultados obtenidos.

d)      Representar la señal de salida Vo(t).

a) 

b) Hacer una descripción del funcionamiento del circuito.

Este circuito funciona básicamente como un operacional inversor al que se le añaden de forma paralela a la resistencia de realimentación 2 diodos zener conectados de forma opuesta entre sí.Cuando el semiciclo positivo atraviesa esos diodos, el primero está conectado en directa y el segundo en inversa, la salida de tensión es entonces igual a la suma de las tensiones en los diodos:
0,7V + 4,7V = 5,4V (debido a que es un inversor el valor de tensión sería de -5,4V)
Al cambiar la tensión de entrada al semiciclo negativo ocurre lo mismo que antes pero la tensión de salida sería positiva.

c) Simular el circuito y analizar los resultados obtenidos.

 Al simular el circuito, y observando los valores de tensión de entrada y salida mostrados en el punto d), podemos comprobar que el circuito cumple efectivamente con su propósito: mantiene la tensión de salida en el valor que brindan los diodos, pero con una pequeña consideración: la caída de tensión que el multisim le otorga al diodo en inversa es de 1V, por lo tanto los niveles de tensión de salida son de +/- 5,7V.
Al cambiar de semiciclo la señal de entrada la tensión de salida adopta, mediante una pequeña curva, el valor máximo que tenga el semiciclo positivo; y así cambia constantemente.

d)Señales de entrada y salida, del circuito:

        2. .En el siguiente circuito recortador de la figura 2 los diodos son idénticos y de silicio 1N914.

Suponiendo que: Vi (t)= 5V.sen 6280.t

a)      Hacer una descripción del funcionamiento del circuito.

b)      Simular el circuito en MULTISIM.

c)       Representar Vo (t).

 a) Hacer una descripción del funcionamiento del circuito.

La intensidad circula por R1 y atraviesa el nodo de tierra virtual, ahí es cuando el hemiciclo positivo entra por la inversora polarizando en directa al diodo 1 y en inversa al diodo 2, cuando pasa el hemiciclo negativo el diodo 1 queda en inversa y el diodo 2 queda polarizado en directa. Cabe aclarar que el diodo que este en directa va a ser por el cual circule la mayor intensidad de corriente, pasando muy poca por la R2. En la salida pasa por R3 y de ahí cae en la masa. La V1 y la V2 alimentan al integrado y forman una fuente partida..

b)

 

   3.     El circuito de la figura 3 representa un circuito amplificador limitador.

a)      Hacer una descripción del funcionamiento del circuito.

b)      Observar los cambios de la señal de salida cuando se produce una variación de las tensiones de referencia mediante los potenciómetros R8 y R9 de 1 de 1KΩ.

c)       Dibujar  el circuito esquemático con  valores comerciales.

d)      Simular el circuito en MULTISIM.                    

     Este es un circuito inversor solamente que se conecta con un puente rectificador controlado por 2 potenciometros. Al variar el potenciometro al 100% su Vpp es de 1,21V mientras que en el 0% posee una Vpp de 5,26V .      

La variacion de tensión es lineal con respecto a los potenciometros. El pico constante en la salida se debe al puente rectificador.

El buffer en la salida hace las veces de "separador" de circuitos, permitiendo conectar otro circuito sin que haga de carga para el primero.

R8 Y R9 = 0%

 R8 Y R9 = 25%

  R8 Y R9 = 50%

  R8 Y R9 = 75%

 R8 Y R9 = 100%

s        b )

Se desea implementar un rectificador de precisión de manera que con una señal de control podamos seleccionar que sea positivo o negativo.

a)      Hacer una descripción del funcionamiento del circuito.    
      El circuito siguiente es un rectificador de media onda 

   La señal del circuito es la siguiente

Le agregamos un operacional inversor y algunas resistencias para que sea un rectificador de precisión.

Colocamos a la salida un amplificador inversor de G=1

 (0dB), conectado con el circuito principal mediante un 

switch bidireccional al que se le aplica una señal de 

control para controlar el semiciclo en que se encuentra 

la salida,pudiendo ocurrir estas 2 variantes:

• Cuando la señal de control es de nivel alto, se cierra el circuito e invierte el signo de la salida, ubicandose en el semiciclo positivo.
• Cuando la señal de control es de nivel bajo, se abre el circuito y mantiene el signo de la salida, ubicandose en el semiciclo negativo.

b)      Los cálculos de diseño con la función transferencia de cada etapa del circuito.

          T(s) = Rf/Rin = 1K /1K = 1

 c)   Dibujar el circuito esquemático con valores comerciales.

    

d)      Simular el circuito en MULTISIM

 4.       El siguiente circuito de la figura 4 es un detector de valor pico positivo.

a)      Hacer una descripción del funcionamiento del circuito.

El circuito representado en la figura es un detector de valor pico positivo con salida negativa. Básicamente este circuito monitorea los valores pico de la señal de entrada manteniendo este valor constante hasta encontrar un nuevo valor de mayor tensión, tiene la posibilidad de poder ser reestablecidocomparacion.
El funcionamiento de este circuito se realiza en dos partes que resultan de la combinacion de una A.O U1A en configuracion de rectificador de media onda no inversor positivo y un circuito amplificador operacional U1B en configuracion de circuito integrador.
La red de realimentación del sistema es activa y esta formada por R5,R2,R3,C3,C2 y U1B. La ganancia total del sistema es Av= - R5/R1.
La llave en paralelo con C2 permite la reposicion a cero del circuito para comenzar un nuevo ciclo de medición en el caso de requerir grandes periodos de tiempo de memorizacion es fundamental utilizar A.O con FET de entrada.

b)      Los cálculos de diseño con la función transferencia de cada etapa del circuito.

          Av = -R5 /R1

c)       Dibujar el circuito esquemático con valores comerciales.

d)      Simular el circuito en MULTISIM.

       En esta figura observamos que  la señal de salida           va decreciendo cada vez que la señal de entrada va aumentando 1volt.Luego observamos que llego a su Vmax y nos dimos cuenta que alcanzo su punto limite y no decrece mas.