I N F O R M E D E L A B O R A T O R I O

rea: Circuitos Electrnicos II

Profesor encargado: Segura Altamirano Francisco

Tema: Amplificadores Operacionales

Asignacin: Simulador de modelos de Amplificadores

Integrantes: Ventura Chiroque Ricardo Manayay Valencia Jess Cruz Ugaz Carlos Snchez Benavides Jasson

Escuela Profesional: Ingeniera Electrnica

Facultad: Facultad de Ciencias Fsicas y Matemticas

PRESENTACIN

En el presente informe describimos la aplicacin desarrollada como parte de trabajo de laboratorio concerniente al captulo uno del curso CIRCUITOS ELECTRONICOS II, cuyo tema es: amplificadores operacionales. Destacaremos las principales partes y procesos del programa, explicando la importancia de las mismas y de la aplicacin en general.El desarrollo de este simulador se hizo en lenguaje c++, el cual calcula el valor de los parmetros necesarios para que el usuario pueda modelar el tipo de amplificador requerido, l mismo deber ingresar el valor de los parmetros necesarios conforme se vaya ejecutando el programa para que al final obtenga el valor de las variables deseadas. El desarrollo del programa implica el uso de frmulas para cada tipo de amplificador de seal, para lo cual hemos tenido como gua la bibliografa que dejaremos al final del presente informe.

MARCO TEORICO

Amplificador ideal de tensin: Toma la tensin en circuito abierto de la fuente, y produce una tensin aplicada en la carga. Esta tensin amplificada es independiente de la impedancia de la carga. Por tanto, el amplificador ideal de tensin presenta una impedancia de entrada infinita (de manera que la tensin en circuito abierto de la fuente aparece en bornes de los terminales de entrada), y una impedancia de salida nula (de manera que la tensin de salida es independiente de la impedancia de carga).Amplificador ideal de corriente: Toma la corriente en cortocircuito de la fuente y fuerza a una versin amplificada de esta corriente a fluir a travs de la carga. Por tanto un amplificador de corriente presenta una impedancia de entrada nula y una impedancia de salida infinita.Amplificador de transconductancia: Toma la tensin en circuito abierto de la fuente, y fuerza una corriente proporcional a esta tensin de la carga. Por tanto, el amplificador ideal de transconductancia presenta presenta una impedancia de entrada infinita, y una impedancia de salida infinita.Amplificador de transresistencia: Toma la corriente en cortocircuito de la fuente y fuerza una tensin proporcional a esta corriente de la carga. Por tanto, el amplificador ideal de transresistencia presenta una impedancia de entrada nula, y una impedancia de salida nula.

DESARROLLO DEL PROGRAMA

INICIO DEL PROGRAMA: Tipo de amplificadores, restricciones y caractersticas de las variables.El programa se realiza en lenguaje C++, en el programa Borlad C++ e inicia mostrando una interfaz en la cual se pide al usuario elegir el tipo de amplificador que desea analizar, pudiendo elegir entre las cuatro opciones que se muestran en la Figura A.01. En esta parte tambin aparece un mensaje, el cual es el siguiente para todos los casos se considera la impedancia puramente resistiva, esto con el fin de alertar al usuario de una restriccin o condicin al momento de analizar el diseo del amplificador que elija.

Figura: A.01

Como se aprecia en la figura A.01, el usuario podr optar por un amplificador de voltaje, corriente, transconductancia o transresistencia; cada uno de ellos encierra un proceso propio, el cual se rige por supuesto en las bases tericas de la Electrnica, y especialmente en las teoras sobre amplificadores Dependiendo del tipo de amplificador que desee modelar, le aparecern ventanas parecidas para los cuatro casos, teniendo variables que difieren segn sea el caso y tambin variables que intervienen en el clculo en los cuatro casos, tal es una de ellas, la resistencia de entrada, el cual ser la variable que se le pedir al usuario que ingrese su valor en los cuatro tipo de amplificadores. DESARROLLO DE UN TIPO DE AMPLIFICADOR: variables iniciales, proceso y datos obtenidos.Para el caso del Amplificador de Voltaje:Figura A.02Si el usuario opt por este caso, el programa mostrara una imagen referencial al modelo de este tipo de amplificador, con el fin de proporcionar al usuario una visualizacin de los componentes y de la ubicacin de las mismas para facilitar el entendimiento y anlisis de la modelacin del amplificador.Del mismo modo en la misma ventana se pedir al usuario que digite el valor de las siguientes variables:

*Vs: Valor del voltaje de generador.*Rs: Valor de resistencia de fuente.*Ri: Valor de resistencia de entrada.*Ro: Valor de resistencia de salida.*Rl: Valor de resistencia de carga.*Ao: Valor de factor de ganancia.

Entonces los parmetros a calcular se efectan de la siguiente manera:

Vi=Vs*(Ri)/(Rs+Ri) Ii=Vs/(Rs+Ri) Io=G*Vi/(Ro+Rl) Vo=Io*Rl DB=(20)*log10(Vo/Vi)

Dnde: Vi: Valor de voltaje de entrada. Ii: Valor de corriente de entrada. Io: Valor de corriente de salida. Vo: Valor de voltaje de salida. DB: Valor de ganancia en DB.Una vez ingresado los valores de las variables iniciales, el programa procesa la informacin de acuerdo a las frmulas ingresadas en sus lneas de cdigo para este caso en particular, el resultado final se muestra en una ventana en la cual se observan dos partes, una de ellas tiene las variables iniciales con los valores ingresados y otra en donde se muestras los resultados de los parmetros obtenidos, para que el usuario pueda analizar, pesquisar y relacionar los valores ingresados y obtenidos.La ventana con los resultados obtenidos a partir de datos aleatorios ingresados se muestran en la figura A.03

Figura A.03Los siguientes procesos son similares, la peticin de datos, desarrollo y proceso de los datos de acuerdo al tipo de amplificador y la forma de mostrar los resultados obtenidos.

Para el caso del amplificador de corriente:

En este tipo de amplificador la propiedad de ganancia viene dada por una fuente de corriente controlada por corriente. La ganancia de corriente en corto circuito es la corriente calculada al cortocircuitar los terminales de salida del amplificador. Un dato importante es que se puede convertir un amplificador de tensin en un amplificador de corriente. Teniendo estos datos de inters podemos describir lo que realiza el programa en esta seccin. Para este caso hacemos que el programa pida los siguientes datos:*Is: Valor del corriente de generador.*Rp: Valor de resistencia de fuente paralela.*Ri: Valor de resistencia de entrada.*Ro: Valor de resistencia de salida.*Rl: Valor de resistencia de carga.*Ai: Valor de factor de ganancia en A/A.

Entonces los parmetros a calcular se efectan de la siguiente manera:

Ii = Is*(Rp)/(Rp+Ri); Io = B*Ii*Ro/(Ro + Rl); DB = (20)*log10(Io/Ii);Dnde: Ii: Valor de corriente de entrada. Io: Valor de corriente de salida. DB: Valor de ganancia de corriente en DB.

Para el caso del amplificador de transconductancia:

En este caso la ganancia se modela mediante una fuente de corriente controlada por tensin. La unidad de transconductancia es el siems.Para este caso hacemos que el programa pida los siguientes datos:*Vs: Valor del voltaje de generador.*Rs: Valor de resistencia de fuente.*Ri: Valor de resistencia de entrada.*Ro: Valor de resistencia de salida en paralelo.*Rl: Valor de resistencia de carga en paralelo.*G: Valor de factor de ganancia en A/V.

Entonces los parmetros a calcular se efectan de la siguiente manera:

Vi = Vs*(Ri)/(Rs + Ri) Ii = Vs/(Rs + Ri) Io = C*Vi*Ro/(Ro+Rl) Vo = Io*Rl Go = Io/Vi

Dnde: Vi: Valor de voltaje de entrada. Ii: Valor de corriente de entrada. Io: Valor de corriente de salida. Vo: Valor de voltaje de salida. Go: Valor de la ganancia en A/V.

Para el caso del amplificador de transresistencia:

En este caso la propiedad de ganancia se modela mediante una fuente de tencion controlada por corriente, su unidad es el ohmioPara este caso hacemos que el programa pida los siguientes datos:*Is: Valor de corriente de generador.*Rs: Valor de resistencia de fuente en paralelo.*Ri: Valor de resistencia de entrada en paralelo.*Ro: Valor de resistencia de salida.*Rl: Valor de resistencia de carga.*Rm: Valor de factor de ganancia en V/A.

Entonces los parmetros a calcular se efectan de la siguiente manera:

Ii=Is*Rs/(Rs + Ri); Io=D*Ii/(Ro + Rl); Vo=D*Ii*Rl/(Ro + Rl); R=Vo/Ii.

Dnde: Ii: Valor de corriente de entrada. Io: Valor de corriente de salida. Vo: Valor de voltaje de salida. R: Valor de ganancia en V/A.

Utilidad

Este simulador ser de uso importante en el anlisis del comportamiento de ciertos modelos de amplificadores teniendo en cuenta la variacin de valor de los elementos que la integran, pudiendo el usuario establecer los parmetros de ganancia de potencia, impedancia de entrada, impedancia de salida as como la respuesta de estos tipos de amplificadores para las diferentes aplicaciones.

Bibliografa consultada:Adel S. Sedra and Kenneth C. Smith. Microelectronic Circuits Reviset Edition. Oxford Uniersity, Inc, 2007.Allan R. Hambley. Electronics. Prentice Hall, 2 edition, 2000.