Amplificador operacional

Vista previa del material en texto

1 
 
 
UNIVERSIDAD DEL VALLE – ZARZAL 
TECNOLOGÍA EN ELECTRÓNICA 
Fuentes y Amplificadores 
Práctica: Aplicaciones del Amplificador Operacional 
 Medición de Temperatura 
 Control Automático de Luz 
 
1. Objetivos 
- Estudiar el AO en diferentes configuraciones 
- Comparar los resultados obtenidos en el laboratorio con los datos del simulador. 
- Verificar los efectos de la alta ganancia del AO. 
- Medir temperatura con el sensor LM335 y adecuar la señal para obtener una respuesta de 
100mV/ºC. 
- Comprobar el funcionamiento del circuito diferenciador y del amplificador no inversor. 
 
2. Trabajo previo 
a. Analizar teóricamente los circuitos propuestos y determinar cuál es la señal de salida que se 
espera obtener. Dibuje las formas de onda. 
b. Repase los conceptos vistos en clase sobre el AO y las características del LM324 dadas por el 
fabricante en la hoja de datos. Verificar hoja de datos del LM335. 
c. Investigar la de conexión de relés, límites de voltaje y corriente del mismo, configuración de 
pines, etc. 
d. Realizar los cálculos teóricos necesarios para determinar el comportamiento de los circuitos. 
 
3. Material y Equipo 
- Multímetro 
- Fuente dual 
- Protoboard 
- Circuito integrado LM324 
- Sensor LM335 
- Resistencias y condensadores varios. 
 
Nota: El LM324 no tiene protección contra inversiones de polaridad, por lo tanto se debe ser muy 
cuidadoso a la hora de conectar la fuente de alimentación. La fuente positiva (+V) va al pin 4 y la 
negativa (-V) va al pin 11. Recuerde que la tierra se conecta a través de los elementos externos. 
 
3.1 Amplificador inversor 
Construya el circuito de la figura 1. Utilice como señal de entrada una onda seno de 100mVpico 
y frecuencia de 1kHz. 
2 
 
Vi
Vo
+
RL
10k-5V
5V
1kHz
-100m/100mV
R2
R1
10k
 Figura 1 
 
Para R2 igual a 10K, 100K y 150K mida el voltaje de salida y calcule la ganancia. Mida también el 
desfase entre Vo y Vi. 
 
3.2 Amplificador no inversor 
Construya el circuito de la figura 2. Utilice como señal de entrada una onda seno de 100 mVpico 
y frecuencia de 1kHz. Repita el mismo procedimiento del punto anterior con las ganancias. 
 
Vi
Vo
RL
10k
-5V
5V
1kHz
-100m/100mV
+
R2
R1
10k
 Figura 2 
 
 
 
3.3 Comparador 
Monte el circuito de la figura 3. En la entrada no inversora conecte el punto central de un 
potenciómetro cuyos extremos están conectados a +12V y tierra. En la entrada inversora 
conecte el punto medio del divisor de resistencias formado por R1 y R2. Observe que pasa con 
la señal de salida cuando se mueve el potenciómetro desde su valor mínimo hasta su valor 
máximo. 
 
+12V
10k
+12V
R1
10k
R2
10k
10k
-12V
+12V
+
 
 Figura 3 
3 
 
 
 
3.4 Derivador 
Construya el circuito de la figura 4. Utilice como señal de entrada una onda seno de 2 Vpico y 
frecuencia de 100Hz. Observe y registre el voltaje de salida. 
 
Además, varíe la frecuencia de la señal de entrada y observe y registre que pasa en la salida. 
Repita el procedimiento anterior con formas de onda triangular y cuadrada en la entrada. 
 
Vi
Vo
RL
10k
+
100 Hz
-2/2V
C1
0.1uF
-5V
5V
R3
10k
R1
270
R2
10k
 Figura 4 
 
3.5 Integrador 
Construya el circuito de la figura 5. Utilice como señal de entrada una onda seno de 2 Vpico y 
frecuencia de 100Hz. Observe y registre el voltaje de salida. 
 
Además, varíe la frecuencia de la señal de entrada y observe y registre que pasa en la salida. 
Repita el procedimiento anterior con formas de onda triangular y cuadrada. 
 
Vi
Vo
RL
10k
+
C10.1uF
100 Hz
V1
-2/2V
-5V
5V
R3
10k
R1
10k
R2
1Meg
 Figura 5 
 
 
 
 
 
 
 
4 
 
Aplicación 1. Medición de Temperatura 
 
 
+
-
12V
-12V
+
LM324
5V
10K
R5
-12V
12V
+
LM324
5V
LM335
2.2k
R8
10k
R7
5.1k
R6
47k
R4
10k
R3
10k
R2
10k
R1
10k
 
 
Procedimiento 
a. Realizar el montaje de la figura. 
b. Comprobar que la salida del sensor LM335 corresponde a 10mV/ºK. Es decir que a 0ºC 
(equivale a 273 ºK), la salida es de 2,73V. A una temperatura de 25ºC (equivale a 298ºK) se 
tiene una salida de 2,98V y así sucesivamente. 
c. Comprobar que a la salida del circuito diferenciador se hace la corrección de escala y se van a 
obtener 0V a 0ºC, ya que se ha restado la constante de 2,73V. Esto permitirá medir 10mV/ºC. 
Es decir, a 10ºC se medirán 100mV, a 25ºC se medirán 250mV y así sucesivamente. 
d. El circuito amplificador no inversor se encarga de amplificar por 10 la señal anterior, lo cual 
significa una respuesta de 100mV/ºC. Así se obtendrá para una temperatura de 25ºC una señal 
de 2500mV ó 2,5V. 
 
Aplicación 2. Control Automático de Luz 
 
Monte el siguiente circuito y obtenga el funcionamiento correcto. 
 
 
Ajustar en 
2,73V 
10mV/ºK 
10mV/ºC 
100mV/ºC 
Se utilizan los contactos COM
y NO del relé.
Los terminales de la bobina se 
conocen porque se puede medir 
su resistencia (300 ohm aprox.).
Cuando se cubre la fotoresistencia con la 
mano se debe encender el bombillo y 
viceversa
Nota: Para que el circuito opere mejor se 
debe aislar la fotoresistencia de la luz 
producida por el bombillo.
Conectar a
110VACPotenciómetro
+12V
Relé de 12V
1N4004
2N3904
+12V
+ LM324
+12V
+12V
10k
Bombillo
10k
Fotoresistencia
5.6k