Práctica 7: dinámica de circuitos de amplificador operacional.

Pre-práctica (PDF)
Descripción de la práctica 7 (PDF)

El tema principal de esta práctica es la dinámica de circuitos con amplificadores operacionales. Además, los estudiantes adquieren experiencia conectando circuitos de amplificadores operacionales y observándolos en el contexto de los bucles de retroalimentación. En la figura 1 se muestran los circuitos que se utilizarán en esta práctica.

Figura 1. Representación del circuito RLC utilizado en esta práctica.

Fijamos R2 = 470 kw; Ra = 1 kw y C = 0,1 m F. Se ajusta R1 para producir una ganancia especificada. Aquí, seleccionamos R1 + R2 >> Ra, de tal forma que se pueda ignorar la carga en la red RaC. Utilizamos el amplificador operacional LM 741m, muy frecuente en este tipo de circuitos. La mayoría de los amplificadores operacionales son integradores bien modelados con una ganancia alta (función de transferencia: a(s) = G/s). Para el 741, G es aproximadamente 6 x 106. Los circuitos de la figura pueden ser modelados en los siguientes diagramas de bloques de la figura 2.

Figura 2. Modelos de diagramas de bloques de circuitos de amplificadores operacionales empleados en esta práctica.

A través del estudio de las respuestas a escalones y de la determinación de las constantes de tiempo, los estudiantes pueden comparar su predicciones sobre el comportamiento del circuito con el comportamiento real de éste. El circuito (a) es básicamente de primer orden. Si se añade un filtro RC dentro del circuito de bucle (b), nos damos cuenta de que se produce una respuesta de entrada-salida de segundo orden con amortiguación insuficiente. Una vez añadido este filtro, se pueden comparar las predicciones sobre las ubicaciones de los polos del circuito (b) con las mediciones. La respuesta real de frecuencia se puede medir fácilmente utilizando el generador de funciones para proporcionar una entrada de onda sinusoidal. Tal y como se describe en la práctica 6, es posible aclarar las diferencias en magnitud y fase entre la entrada y la salida mediante un osciloscopio que muestre tanto la entrada como la salida de la onda sinusoidal. Esto se puede conseguir más fácilmente si el osciloscopio pudiese medir automáticamente la magnitud y la fase, tal y como se muestra en la pantalla.

Figura 3. La entrada y la salida de la onda sinusoidal que muestra el cambio de fase y de magnitud a una frecuencia determinada.