Trabajo Práctico N°6: Respuesta en Frecuencia del Amplificador Operacional Inversor

1) Determinación de la respuesta en frecuencia para un amplificador operacional inversor:

a) Dibujar el circuito de la figura 6 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 y fase a la salida del sistema, y calcular el valor de la ganancia de tensión y expresarla en dB.

Veficaz = 177mV

Vpico = 177mV . √2

Vpico = 250mV 

T = 100ms
T1 = 50ms
Angulo = (T1.360)/T
Angulo = 180°

AVS (veces) =10

AVS (dB) =20

d) Repetir el punto anterior para otros valores de frecuencia hasta los 1 MHz completando la siguiente tabla:

Freq.(Hz)	Vi(mV)	Vo(mV)	Grados	Av(veces)	Av (dB)
10	25	250	180	10	20
30	25	250	180	10	20
50	25	250	180	10	20
100	25	250	180	10	20
300	25	250	180	10	20
500	25	250	180	10	20
1000	25	250	180	10	20
3000	25	250	180	10	20
5000	25	250	180	10	20
10000	25	250	180	10	20
30000	25	248,9	172,84	9,95	19,96
50000	25	246,07	168,29	9,84	19,85
1000000	25	234	157	9,39	19,34
3000000	25	168	122,49	6,72	16,54
5000000	25	120	103	4,8	13,62
10000000	25	65	64	2,6	8,29

e) Con los valores obtenidos en la tabla determinar la curva de la 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.

Freq.(Hz)					Av (dB)
10					20
30					20
50					20
100					20
300					20
500					20
1000					20
3000					20
5000					20
10000					20
30000					19,96
50000					19,85
1000000					19,34
3000000			Frecuencia de Corte		16,54
5000000					13,62
10000000					8,29

BW = fcs - fci

BW = 300khz - 10hz

BW = 299,99KHz

g) Modificar el circuito anterior tal como muestra la figura 7.

  h) Repetir para esta nueva configuración circuital los puntos b), c), d), e).

b-h) Aplicar a la entrada una señal senoidal de 10 Hz 25 mVp.
c-h) Verificar prácticamente realizando una simulación con software aplicado, el valor de la tensión y fase a la salida del sistema, y calcular el valor de la ganancia de tensión y expresarla en dB.

Veficaz = 107mV

Vpico = 107mV . √2

Vpico = 151,32mV 

T = 100ms

T1 = 34,84 ms

Angulo = (T1.360)/T

Angulo = 125,42°

AVS (veces) = 6,05

AVS (dB) = 15,64

d-h) Repetir el punto anterior para otros valores de frecuencia hasta los 1 MHz completando la siguiente tabla:

Freq.(Hz)	Vi(mV)	Vo(mV)	Grados	Av(veces)	Av (dB)
10	25	151,32	125,42	6,05	15,64
30	25	233,34	147,27	9,33	19,4
50	25	240,41	158,76	9,61	19,66
100	25	247,48	168,12	9,9	19,91
300	25	250,31	180	10	20
500	25	250,31	180	10	20
1000	25	250,31	180	10	20
3000	25	247,48	171,82	9,9	19,91
5000	25	243,24	167,06	9,72	19,76
10000	25	226,27	154,12	9,05	19,13
30000	25	145,66	120,69	5,82	15,3
50000	25	99	102,42	3,96	11,95
1000000	25	52,32	77,76	2,09	6,41
3000000	25	18,38	36,84	0,73	-2,67
5000000	25	11,16	23,4	0,44	-7
10000000	25	6,26	0	0,25	-12,02

e-h) Con los valores obtenidos en la tabla determinar la curva de la respuesta en frecuencia, graficando la variación de la ganancia de tensión en dB, en función de la frecuencia en escala logarítmica.

i) Graficar respuesta en frecuencia, y. determinar nuevamente las frecuencias de corte
y el BW, hacer comentarios.

Freq.(Hz)					Av (dB)
10		Frecuencia de Corte			15,64
30					19,4
50					19,66
100					19,91
300					20
500					20
1000					20
3000					19,91
5000					19,76
10000					19,13
30000		Frecuencia de Corte			15,3
50000					11,95
1000000					6,41
3000000					-2,67
5000000					-7
10000000					-12,02

 BW = 29,99KHz

Por los resultados de la respuesta en frecuncia, este circuito trabajo como un filtro pasa banda.
j) A continuación determinaremos la frecuencia de corte superior del circuito 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.

l) Calcular el valor de la frecuencia de corte superior, mediante la siguiente fórmula:  0,35/Tr

0,35/Tr = fcs

0,35/ 21,91u = fcs

15,97KHz = fcs

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, 100Hz. 
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 inferior, mediante la siguiente fórmula: fci = (P.F)/π

fci = P.F/π

fci = 0,337.100Hz/π

fci = 10,72 Hz

p) Con los valores obtenidos l) y o), determinar el BW, y comparar con los valores
determinados en el punto i). Hacer comentarios.

  BW = fcs - fci

BW = 15,95 KHz