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Ensambles electronica analogica

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Ingeniero Fernando Ruiz

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Fecha inicio de publicaciones 20 de Diciembre 2010.

 

Amplificador Inversor (Lm324 y TL084)

 

Introduccion

El siguiente circuito es un amplificador inversor basico , que sirve para amplificar o atenuar señales (audio, DC, AC) del orden de miliVolts. Existen dos configuraciones basicas estan son: Amplificador inversor y Atenuador inversor. Estos circuitos son basicos para el acondicionamiento de señales.

Desarrollo

Caracteristicas Generales de amplificador inversor
impedancia de entrada Ri - Resistencia de entrada ( la resistencia debe ser mayor a 10k para no tener perdidas y tener un correcto funcionamiento en en el circuito)
Salida Polaridad Inversa a la entrada
Ganancia 0 a infinito
Usos Acondicionamiento de señal ,procesamiento de audio, etc

Formula para calcular la amplificacion o atenuacion de señales (voltajes)

f1

RF/Ri --> Ganancia ( si Ri>RF se considera un atenuador, si Ri<RF se considera un amplificador)

(-) -->Caracteristica inversora

Vi --> voltaje de entrada

Vo---> voltaje de salida

Amplificador inversor

En este ensamble introduciremos una señal de entrada de 1 volt y el circuito (con ganancia de 10) se encargara de suministrar -10 volts a la salida.

Nota: se pueden usar diferentes resistencias a las propuestas pero sin olvidar cumplir con la formula de amplificador inversor.

Material

  • 1 Resistencia de 10k
  • 1 Resistencia de 100k
  • 1 LM324 o TL084
  • 1 bateria de 1.2 volt o una fuente que pueda sumisnistrar 1 volt
  • 1 voltimetro
  • 1 protoboard
  • voltajes de +12 y -12 para alimentar el circuito LM324 o Tl084

Diagrama del Amplificador Inversor

damplii

Atenuador inversor

En este ensamble introduciremos una señal de entrada de 10 volts y el circuito (con ganancia de 0.1) se encargara de suministrar -1 volts a la salida.

Nota: se pueden usar diferentes resistencias a las propuestas pero sin olvidar cumplir con la formula de amplificador inversor.

Material

  • 1 Resistencia de 10k
  • 1 Resistencia de 1k
  • 1 LM324 o TL084
  • 1 fuente que pueda sumisnistrar 10 volts
  • 1 voltimetro
  • 1 protoboard
  • voltajes de +12 y -12 para alimentar el circuito LM324 o Tl084

Diagrama del Atenuador Inversor

diatenua

 Nota:

La caracteristica inversora de este amplificador operacional, es decir la polaridad negativa de la señal (voltaje), se puede manipular o invertir (para efectos de uso practico) de nuevo a polaridad positiva con solo agregar a la salida del amplificador otro amplificador inversor con ganancia unitaria (1), es decir, que posea las dos resitencias del mismo valor.

 

Amplificador No Inversor

Introduccion

El siguiente circuito es tambien de la familia de los amplificadores operacionales y es el amplificador No Inversor. Este es un amplificador permite al igual que los demas acondicionar señales ya sea amplificar o atenuar (DC, AC, audio,etc ). Tiene la ventaja de no invertir la polaridad de la salida, aunque posee las desventaja de sumar 1 Volt a la relacion de resistencias, es decir , a la ganancia.

Desarrollo

Caracteristicas Generales del Amplificador No Inversor
Impedancia de entrada La impedancia es infinita
Salida Polaridad igual a la entrada
Ganancia de 1 a infinito
Usos Pocas aplicaciones debido a que no pueden implementarse sumadores y circuitos con ganancia menor a 1 .

Formula para calcular la amplificacion o atenuacion de señales (voltajes)

finv

RF/Ri --> Ganancia ( si Ri>RF se considera un atenuador, si Ri<RF se considera un amplificador)

Vi --> voltaje de entrada

Vo---> voltaje de salida

Materiales

  • 1- LM324
  • 1- Resistencia de 10k
  • 1- Resistencia de 100k
  • Fuente de alimentacion de +12, -12 y una fuente variable (para obtener +1 Volt)
  • Voltimetro

Diagrama del circuito amplificador No inversor

dianoinversor

Nota: se puede eliminar la fuente negativa (-12) y sustituirla por tierra en circuitos que se este seguro de no utilizar voltajes negativos. El circuito funcionaria correctamente en este caso tambien.

Sumador Inversor (amplificador)

Introduccion

Acontinuacion presento el circuito sumador inversor que es una configuracion del amplificador inversor que nos sirve para sumar señales (DC,AC,audio,etc) . Este circuito posee las mismas propiedades de amplificador inversor ,es decir, la suma de las entradas se vuelve inversa, solo la formula para calcular la señal de salida varia un poco. Este circuito es muy utilizado para convinar señales en diferentes aplicaciones.

Desarrollo

Aqui les dejo la formula general para calcular y diseñar un circuito sumador, en este caso solo estoy sumando dos señales, pero es posible sumar mas, es cuestion de agregar otra resistencia a la entrada negativa (-) del amplificador operacional. En mi caso lo maximo que he sumado son 5 señales y funciona correctamente. Otra cosa que hay que tomar en cuenta es que el sumador no suma mas del voltaje de alimentacion, es decir, si sumamos 10v+5v y estamos alimentando el operacional con +12 y -12 el resultado sera 12v.

Formula para calcular la señal de salida . Formula de diseño del circuito sumador.

sumf

RF/R1 --> Ganancia de V1( si R1>RF se considera un atenuador, si R1<RF se considera un amplificador)

RF/R2 --> Ganancia de V2 ( si R2>RF se considera un atenuador, si R2<RF se considera un amplificador)

V1 --> voltaje 1 de entrada

V2 --> voltaje 2 de entrada

Vo---> voltaje de salida

Nota: En caso de necesitar sumar mas señales , solo se agrega dentro del parentesis la señal , un ejemplo de lo que se agregaria seria +V3*RF/R3 .

En el circuito propuesto que acontinuacion veran la señal de entrada V1 tiene una ganancia unitaria y la señal V2 tambien tiene una ganancia unitaria, es decir, no se amplifiacan las señales . Esto es para hacer una demostracion simple de como funciona el circuito sumador inversor.

Materiales

  • 1- LM324 ó Tl084
  • 3- Resistencias de 10k ( o tres resistencias iguales de valor mayor a 10k)
  • Fuente de alimentacion de +12 y -12 Volts
  • Fuentes a sumar de +3 y +5 ( se pueden utilizar dos fuentes variables para obtener estos valores)
  • Voltimetro
  • Protoboard
  • Cable para protoboard

Diagrama del circuito Sumador Inversor

suma

 

 

Circuito Restador (amplificador)

Introduccion

El circuito que presento acontinuacion es un arreglo de dos circuitos para generar un resta.

Desarrollo

Se usa un amplificador inversor y despues se une la salida a un sumador inversor e implementando todas la resistencias del mismo valor se obtiene matematicamente una resta ( E1- E2). En el diagrama del circuito E1 corresponde a 5v y E2 corresponde a 3v.

En en la pagina no incluyo las operaciones para llegar a E1-E2, pero es simple usted solo debe hacer la operacion del amplificador inversor primero y el resultado de este añadirlo a una entrada del sumador y la otra entrada corresponde a E2 , hace la operacion y obtendra el valor de salida. Para mas informacion de las formulas de los amplificadores vea el contenido del amplificador inversor y el sumador inversor en esta misma pagina arriba.

Formula de circuito Restador (Simplificada) Ganancia unitaria

Vo= E1-E2

Nota:

Esta formula solo funciona si el valor de las Resistencias es el mismo , si alguna resistencia es diferente afecta la ecuacion y consiguiente el voltaje de salida no corresponderia a la formula.

Si se desea utilizar ganancias en este restador, es necesario hacer los calculos con las formulas del amplificador inversor y el sumador inversor.

Materiales

  • 1- LM324 o TL084
  • 5- Resistencia de 10k ( o 5 resistencias del mismo valor mayor a 10k)
  • Fuentes de alimentacion de +12 y -12
  • Fuentes de señal de +5 y +3 ( se pueden lograr estos voltajes con dos fuentes variables)
  • Protoboard
  • Voltimetro
  • Cable para Protoboard

Diagrama del circuito Restador

resta

 

 

Circuito Mezclador de Audio

Introduccion

El circuito que acontinuacion presento es un mezclador de audio basico, en este circuito estan basados los mescladores de audio que usan lo DJs,claro que los dispositivos que usan ellos tienen mas funciones y un grado de complejidad mas alto. Este es un buen proyecto y combinandolo con amplificador de potencia como el LM1875 puedes hacer un buen equipo de mezclado.

Desarrollo

Es circuito se basa en la funcion de un amplificador inversor en su modalidad de sumador, con el mezclaremos las ondas de audio de dos reproductores de musica. Este es un ensamble bastante interesante,sencillo y modificable (si se conocen las bases de los amplificadores operacionales) segun las necesidades de cada quien. En este caso la ganancia de salida del amplificador sera de 10.

Materiales (para dos canales, L y R)

  • 2- potenciometros dobles ( 4 potenciometros sencillos) , pueden ser de 1k,10k o 100k.
  • 1- LM324
  • 4- Resistencias de 10k
  • 2- Resistencias de 100k
  • 6- capacitores de 1uF
  • 2- Reproductores de audio
  • 2-cables de audio tipo jack(para obtener la señal del reproductor) , los usuales de audio que traen la mayoria de los mp3
  • 10- caimanes
  • 2- jack audio hembra (para poder obtener los canales L y R)
  • 2- Bocinas
  • Protoboard
  • Cable para protoboard
  • Fuentes de alimentacion de +12 y -12 volts

Diagrama de circuito mezclador de señales de audio

Canal derecho

d9

Canal izquierdo

d9

Nota: la bocina se conecta entre la salida del capacitor (c3 )el positivo (+) y la resistencia (R1) el negativo (-) .

Foto del circuito mezclador de audio

f1

Nota: En la foto se aprecia a la derecha un potenciometro doble que controla el volumen de los canales izquierdo y derecho del reproductor 1 de audio, mientras que en el lado izquierda se aprecia otro potenciometro doble que controla el volumen los canales izquierdo y derecho del reproductor 2 de audio.

 

Filtro pasa bajas

Introduccion

EL siguiente ensamble es un filtro pasa bajas, es decir , un circuito electronico que permite el paso de frecuencias bajas y atenua las fecuencias altas en relacion a una frecuencia corte o limite. Este circuito es muy utilizado para eliminar ruidos en la señal (producidos por las frecuencias altas) cuando se necesita trabajar con frecuencias bajas y para obtener sonidos graves cuando se trabaja con audio. Este es un circuito sumamente sencillo de armar y probar, espero que les sea util.

Desarrollo

En este Caso ensamblaremos un filtro pasa bajas con corte en 1Khz. Este filtro permitira el paso de cualquier frecuencia menor a 1000 Hz o 1kHz. En caso de querer diseñar un filtro pasa bajas con diferente frecuencia de corte aqui les dejo la formula, solo hay que tomar en cuenta la regla de no usar resistencias menores de 10k para evitar perdidas. Las dos resistencias del circuito son identicas.

Formula para el diseño de un filtro pasa bajas

Usteded Define el valor de la resitencia y la Frecuencia de Corte para obtener el valor de el capacitor.

Capacitor= 1/(2*π*Resistencia*frecCorte)

 

d3

Materiales el circuito pasa bajas

  • Generador de funciones o un Reproductor de audio
  • Osciloscopio o una bocina
  • 2- Resistencias de 10k
  • 1- Capacitor de 0.01uF
  • 1- LM324
  • Fuentes de alimentacion de +12 y -12 Volts
  • Protoboard
  • Cable para protoboard
  • Caimanes
  • Jack y cable para transmitir audio (solo si se trabaja con audio)

Diagrama del circuito fitro pasa bajas

d2

Simulacion

En la simulacion se puede apreciar como una onda senoidal con frecuencia menor a 1000 tiene una amplitud de 1Volt (primera parte de la onda) y cuando se incrementa esa frecuencia a mas de 1000, la amplitud de la onda senoidal disminuye(segunda parte de la onda), es decir, se atenua . Y asi se comprueba que trabaje bien un filtro pasa bajas. Nota: La atenuacion es gradual , en la simulacion pasamos de 900Hz a 9000Hz para desmostrar el funcionamiento.

s5

 

 

Filtro pasa altas

Introduccion

EL siguiente ensamble es un filtro pasa altas, es decir , un circuito electronico que permite el paso de frecuencias altas y atenua las fecuencias bajas en relacion a una frecuencia corte o limite. Este circuito es muy utilizado para eliminar ruidos en la señal (producidos por las frecuencias bajas) cuando se necesita trabajar con frecuencias altas y para obtener sonidos agudos cuando se trabaja con audio. Este es un circuito sumamente sencillo de armar y probar ,espero que les sea util.

Desarrollo

En este Caso ensamblaremos un filtro pasa altas con corte en 1Khz. Este filtro permitira el paso de cualquier frecuencia mayor a 1kHz. En caso de querer diseñar un filtro pasa altas con diferente frecuencia de corte aqui les dejo la formula, solo hay que tomar en cuenta la regla de no usar resistencias menores de 10k para evitar perdidas. Las dos resistencias del circuito son identicas.

Formula para el diseño de un filtro pasa altas

Usteded Define el valor de la resitencia y la Frecuencia de Corte para obtener el valor de el capacitor.

Capacitor= 1/(2*π*Resistencia*frecCorte)

 

s2

Materiales para el circuito pasa altas

  • Generador de funciones o un Reproductor de audio
  • Osciloscopio o una bocina
  • 2- Resistencias de 10k
  • 1- Capacitor de 0.01uF
  • 1- LM324
  • Fuentes de alimentacion de +12 y -12 Volts
  • Protoboard
  • Cable para protoboard
  • Caimanes
  • Jack y cable para transmitir audio (solo si se trabaja con audio)

 

Diagrama del circuito fitro pasa altas

s3

Simulacion

En la simulacion se puede apreciar como una onda senoidal con frecuencia mayor a 1000 tiene una amplitud de 1Volt (primera parte de la onda) y cuando se disminuye esa frecuencia a menos de 1000, la amplitud de la onda senoidal disminuye(segunda parte de la onda), es decir, se atenua . Y asi se comprueba que trabaje bien un filtro pasa altas. Nota: La atenuacion es gradual , en la simulacion pasamos de 10000Hz a 100Hz para desmostrar el funcionamiento.

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