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6-4Procesos_de_señales_electricas_con_amplificadores_operacionales-1

UTN REG. SANTA FE –

UTN REG. SANTA FE – ELECTRONICA I – ING. ELECTRICA I 6-4-Apéndice 4: Procesos de señales eléctricas con amplificadores operacionales -------------------------------------------------------------------------------------------------------- Estas expresiones sirven tanto para banda ancha como banda angosta teniendo siempre la premisa del valor de Q respecto si es mayor o menor del valor de 10 y que se cumpla 4.Q 2 > 2.Avr Cuando el filtro debe cumplir un requerimiento de una banda de paso muy ancha, la solución es conectar un filtro pasa bajo a uno pasa alto. Por ejemplo si conectamos en serie dos filtros pasa bajo y pasa alto con atenuación 60 dB/década, el circuito estará compuesto por cuatro amplificadores operacionales con una respuesta en frecuencia que nos brindara una atenuación de 60 dB tanto en las frecuencias bajas como altas. El la banda de paso, la ganancia de esta combinación será igual a 1. La siguiente figura nos muestra la respuesta en frecuencia de esta combinación: │Vo/Vi│ Avr 0,707 Avr -60dB/decada -60dB/década w l w h w Filtros de ranura o eliminación de banda El filtro ranura se caracteriza por rechazar una determinada banda de frecuencia, dejando pasar todas las demás. Se utiliza para atenuar frecuencias indeseables como por ejemplo señales de ruido de 50 o 400 Hz inducidas en un circuito por motores generadores. El diseño de este filtro se lleva a cabo en cinco pasos. Por lo general se parte estableciendo el ancho de banda requerida o Q y la frecuencia resonante wr. El procedimiento es el siguiente: 1) Se elige C1 = C2 = C ___________________________________________________________________ Apunte de cátedra Autor: Ing. Domingo C. Guarnaschelli 40

UTN REG. SANTA FE – ELECTRONICA I – ING. ELECTRICA I 6-4-Apéndice 4: Procesos de señales eléctricas con amplificadores operacionales -------------------------------------------------------------------------------------------------------- 2) Se calcula R2 con la expresión: R2 = 2/B.C (B en rad/seg) 3) Se determina R1 con la expresión: R1 = R2/4.Q 2 4) Se elige para Ra un valor conveniente como Ra = 1 kΩ 5) Se calcula Rb como: Rb = 2.Q 2 .Ra. Cuando se construye este filtro, resulta conveniente seguir los siguientes pasos: 1) Se pone a tierra el terminal positivo (+) del AO. El circuito resultante es un filtro pasa banda como el que hemos analizado pero sin el resistor R3. La ganancia para este filtro en wr es 2.Q 2 . Luego se ajusta R1 y R2 para la sintonización fina de wr y B. 2) Se elimina la tierra en la entrada (+) y se ajusta Rb al valor obtenido por la ecuación Rb = 2.Q 2 .Ra. También para el diseño de los filtros tratados y otros, existen curvas, tablas y programas de computación que permiten calcular todos los componentes del circuito para satisfacer los requerimientos exigidos respecto al ancho de banda, frecuencia de corte, atenuación, etc Circuitos comparadores de voltaje con amplificadores operacionales Estos circuitos integrados, comparan en nivel de voltaje de una señal “ve”, aplicada a un terminal de entrada, con un voltaje conocido tensión de comparación o de referencia “VR”. Esta ultima también se le suele llamar voltaje umbral o de cruce. La salida del comparador cambia, cuando la señal a comparar (ve) toma el valor del voltaje de comparación, referencia, umbral o de cruce (VR). ve (V + ) VR (V - ) + Comparador - vo VoH VoL vo VR ve VoH VoL vo VR ve Símbolo del comparador Caracteristica de transferencia ideal Tiempo de propagación: 0 ns Caracteristica de transferencia real Tiempo de propagación: 10ns a 1µs De alguna forma, podríamos considerar al comparador, como un convertidor (A/D) de una señal analógica (ve) a una señal digital simple de un bit, que producirá una salida “1” (vo=VH), cuando el voltaje de entrada supera al voltaje de referencia o comparación y una salida “0” (vo=VL), si el voltaje de entrada es menor a VR. Los niveles VH y VL pueden ser de polaridad opuesta (uno positivo y el otro negativo) o pueden tener la misma polaridad pero que se puedan diferenciar en sus valores de voltaje. Los amplificadores operacionales, como los de propósito general. (Como el 741, 301,etc), pueden utilizarse en circuitos “ comparadores de voltaje”, pero presentan algunas limitaciones, especialmente en las aplicaciones como interfase entre señales analógicas y digitales. Una de ellas, es la baja velocidad de cambio del voltaje de salida del AO, cuando se detecta el nivel de voltaje de comparación. Otro inconveniente esta ___________________________________________________________________ Apunte de cátedra Autor: Ing. Domingo C. Guarnaschelli 41

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