SISTEMAS_ELECTRONICOS_PARA_INGENIERIA_BIOMEDICA

Laboratorio 2 de Sistemas Electrónicos

Segundo Semestre de 2025

Recursos del pañol

tipo descripcion cantidad   tipo descripcion valor cantidad
Instrumentos       Dispositivos      
  Osciloscopio 1     LM324   1
  Generador de señales 1     Resistencias (Ω)    
  Multímetro 1       47 k 1
  Fuente CC. 1       68 k 1
Implementos           680 k 1
  Cable Banana-Caimán 2       Potenciometro 10k (de panel) 1
  Sonda 2     Condensadores    
  BNC-Caimán 1       $0.1 \mu F$ 1
Otros              
  Protoboard 1          
  cables, alicate, etc            

Procedimiento experimental e informe

Nota: Ante cualquier duda en el uso de los instrumentos, o las conexiones eléctricas, consulten al profesor.

Introducción

En este laboratorio utilizaremos la fuente C.C por primera vez. Pidan una demonstración al profesor o al ayudante antes de conectarla y encenderla en la parte 1.

Los circuitos integrados (“chips”) continenen diversos componentes electrónicos en su interior, y permiten conectarlos a un circuito electrónico externo a través de sus pines.

lm324

Figura 1: Ejemplo de circuito integrado

Para este laboratorio utilizaremos un circuito integrado con número de parte LM324, que contiene 4 amplificadores operacionales en su interior.

El siguiente diagrama muestra como están conectados los amplificadores operacionales a los pines del LM324

lm324

Figura 2: Pines y conexiones del LM324

Cada amplificador operacional es un dispositivo electrónico con el siguiente símbolo:

Figura 3: Amplificador Operacional

Los amplificadore operacionales son dispositivos activos, es decir, necesitan ser alimentados por una fuente de voltaje entre $V_{EE}$ y $V_{CC}$ para poder funcionar.

En el LM324, el $V_{CC}$ de los 4 amplificadores operacionales están unidos y se conectan al pin 4, como se pude ver en la figura 2. De manera similar, el $V_{EE}$ de los 4 amplificadores operacionales están unidos y se conectan al pin 11. Para encender los amplificadores operacionales conectaremos la tierra de la fuente de poder al pin 11, y el voltaje positivo al pin 4.

Parte 1: DC

Armen el circuito de la figura 4 en un protoboard. Pueden utilizar cualquier uno de los 4 amplificadores operacionales del LM324 para OA1. Configuren la fuente CC para un voltaje de 12 V (tolerancia de 0.5 V si están utilizando una fuente que no permite ajustar valores exactos) y una corriente maxima entre 0.2 y 0.5 A. No se olviden de alimentar el LM324 con la fuente de poder. Por ahora no es necesario conectar $v_{AC}$.

Figura 4: Circuito amplificador utilizando amplificador operacional.

  1. Con el generador de funciones apagado ($v_{AC}=0$), enciendan la fuente CC. Muevan el potenciometro de forma a obtener voltajes de $v_i$ cercanos ($\pm 20\ \%$) a la columna “$v_i$ objetivo” en la siguiente tabla.

    $v_i$ objetivo (mV) $v_i$ medido (mV)     $v_o$ (mV)         $A_V$ (V/V)    
    200      
    400      
    800      
    1600      

    1. Anoten el valor de “$v_i$ medido” y del voltaje de salida “$v_o$” para cada caso. (1.6pt)

    2. Calculen el factor de amplificación de voltaje en cada caso ($A_v = \frac{v_o}{v_i}$) y comparen con el valor teórico. (1pt)

Parte 2: AC

En este laboratorio utilizaremos generadores de funciones por primera vez. Pidan una demonstración al profesor o al ayudante antes de utilizarla.

  1. Ajusten el potenciometro para que $v_o$ sea aproximadamente $6\ V \pm 10\ \%$. Configuren el generador de funciones para generar una señal sinusoidal, sin offset, con frecuencia de 10 kHz y amplitud 100 mV. Conecten la señal del generador de funciones en lugar de la fuente $v_{AC}$ en el circuito. Midan $v_i$ y $v_o$ con el osciloscopio.

    Ajusten la amplitud de la señal del generador de funciones hasta obtener el valor peak-to-peak de $v_i$ indicado en la siguiente tabla.

    $v_{i_{pp}}$ objetivo (mV) $v_{i_{pp}}$ medido (mV)     $v_{o_{promedio}}$ (V)         $v_{o_{pp}}$ (mV)     forma de la señal $v_o$     $A_{v_{AC}}$ (V/V)    
    200          
    400          
    800          
    1600          

    1. Anoten los valores de “$v_{i_{pp}}$ medido”, “$v_{o_{promedio}}$” y “$v_{o_{pp}}$”, bien como la forma de la señal $v_o$ para cada caso. (2pt)

    2. Calculen el factor de amplificación de voltaje AC en cada caso ($A_{v_{AC}} = \frac{v_{o_{pp}}}{v_{i_{pp}}}$) y comparen con el valor teórico. (1pt)

    3. De acuerdo a las mediciones realizadas tanto en la parte 1 como en la parte 2, ¿cuales son los valores máximo y mínimo que puede producir la salida del amplificador operacional ($v_o$) ? ¿Cómo se relacionan con el voltaje de alimentación ($V_{CC} \approx 12\ V$ y $V_{EE} = 0\ V$) ? (0.4pt)