Problema 3 · Electrónica UB 2015

a. El rang de tensió de sortida de cadascuna de les etapes i els valors recomanats de les tensions d'alimentació (Vcc+ i Vcc-) dels amplificadors operacionals.

Solución: Etapes: - 1r amplificador (G = -40): sortida de -320 mV a +80 mV. - 2n amplificador (G = -25): sortida de -2 V a +8 V. - 3r amplificador (sumador inversor): sortida de -10 V a 0 V. - 4t amplificador (inversor guany unitari): sortida de 0 V a +10 V. Tensions d'alimentació recomanades: $V_{cc+} = +15\text{ V}$ i $V_{cc-} = -15\text{ V}$.

b. El diagrama de blocs del sistema de condicionament.

Solución: El diagrama de blocs funcional consta de: - Bloc 1: Amplificador inversor de guany -40. - Bloc 2: Amplificador inversor de guany -25. - Bloc 3: Sumador inversor que combina el senyal amplificat amb una referència de 2 V. - Bloc 4: Inversor de guany -1 per a restaurar la polaritat final a $V_o$.

c. L'esquema elèctric complet del circuit detallant el valor de totes les resistències i tensions de referència emprades.

Solución: - Etapa 1 (inversora, $G = -40$): $R_1 = 1\text{ k}\Omega$ conectada al terminal inversor; $R_{f1} = 40\text{ k}\Omega$. Terminal no inversor a massa. - Etapa 2 (inversora, $G = -25$): $R_2 = 1\text{ k}\Omega$; $R_{f2} = 25\text{ k}\Omega$. Terminal no inversor a massa. - Etapa 3 (sumador inversor, guanys unitaris): dues resistències d'entrada de $1\text{ k}\Omega$ (una connectada a la sortida de l'etapa 2 i l'altra a una font de tensió contínua de 2 V); resistència de realimentació $R_{f3} = 1\text{ k}\Omega$. Terminal no inversor a massa. - Etapa 4 (inversor unitari, $G = -1$): resistència d'entrada $R_4 = 1\text{ k}\Omega$; resistència de realimentació $R_{f4} = 1\text{ k}\Omega$. Terminal no inversor a massa. La sortida d'aquesta etapa és $V_o$.

c. Esquema gràfic del circuit complet amb amplificadors operacionals

Solución: Esquema elèctric que consta de 4 amplificadors operacionals en cascada: 1) Amplificador inversor amb $R_1 = 1\text{ k}\Omega$ a l'entrada inversora i $R_{f1} = 40\text{ k}\Omega$ en realimentació negativa. 2) Amplificador inversor amb $R_2 = 1\text{ k}\Omega$ i $R_{f2} = 25\text{ k}\Omega$. 3) Sumador inversor amb dues resistències de $1\text{ k}\Omega$ a l'entrada inversora (connectades a la sortida anterior i a una referència de $+2\text{ V}$, respectivament) i $R_{f3} = 1\text{ k}\Omega$. 4) Amplificador inversor unitari amb $R_4 = 1\text{ k}\Omega$ i $R_{f4} = 1\text{ k}\Omega$. Tots els terminals no inversors connectats a massa, i alimentacions dels 4 AOs a $\pm 15\text{ V}$.