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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 -------------------------------------------------------------------------------------------------------- haciendo circular corriente por el resistor de elevación externo, provocando un nivel bajo de tensión en el terminal de salida 7. Terminal 4: En este terminal se conecta la fuente de alimentación negativa (-Vcc) similar a un AO Terminal 6: Este terminal permite que la salida (7) del comparador responda ya sea a las señales de entrada o bien sea independiente de las señales de entrada. De esta manera, este terminal actúa como “habilitación” de su funcionamiento como comparador. Para habilitar la comparación este terminal debe quedar abierto o conectado a +Vcc. Para inhabilitarlo se debe conectar a masa a través de un resistor limitador de corriente que no supere los 3 mA (por ejemplo una resistencia de 10 KΩ). Terminal 7: Es el terminal de salida y como muestra el esquema, es a “colector abierto”. Este terminal conjuntamente con el “1”, actúa como interruptor de corriente a través del transistor Q. Normalmente este terminal se debe conectar a través de un resistor a cualquier voltaje externo (V’cc) de magnitud hasta 40 V mas positivo que el terminal de alimentación negativo –Vcc (4). Terminal 8: En este terminal se conecta la fuente de alimentación positiva (+Vcc) similar a un AO. El dibujo muestra el esquema simplificado del comparador 111 o del 311, en una aplicación sencilla como comparador del nivel de tensión de la señal “ve” aplicado a lazo abierto, como interfase de un circuito digital, conectado en su salida. En esta aplicación, si la señal de entrada resulta ve< +Vref, entonces vo=+Vsat, que en el caso ideal seria +Vcc= 15 V. Cuando “ve” iguala y supera a +Vref, la salida del comparador bascula y toma el valor vo= VCEsat ≈ 0V. Circuitos regenerativos como comparadores de tensión (Comparador Schmitt) Estos circuitos, denominados comparadores o disparadores Schmitt, están caracterizados por una fuerte realimentación positiva, cambiando bruscamente (en tiempo muy breve) el nivel de la tension de su salida, cuando la tensión de entrada toma el valor de la tensión de comparación. Esta caracteristica, es aprovechada en diversos circuitos, como: generadores de onda cuadrada a partir de ondas senoidales, comparadores de tensión para circuitos temporizadores, reducción de la incertidumbre del nivel de tensión en circuitos digitales, etc.- Una caracteristica importante de estos circuitos, es que presentan “histéresis en el cambio del nivel de tensión de salida como lo muestra el dibujo: vo vo2 ve Comparador Schmitt vo vo1 ve2 ve1 ve Esto significa que el cambio del nivel de la tensión de salida, no se produce en el mismo nivel de tensión de referencia, cuando la tensión de entrada esta en subida o en bajada. En la grafica, vemos que la tensión de salida, pasa de un nivel bajo a uno alto, cuando la tensión de entrada “en subida”, llega al nivel “ve1”. Superado este valor y cuando la tensión “ve” esta en bajada, la tensión de salida cambia su nivel de tensión (de alto a bajo), recién cuando la tensión de entrada toma el valor “ve2”. ___________________________________________________________________ 46 Apunte de cátedra Autor: Ing. Domingo C. Guarnaschelli

UTN REG. SANTA FE – ELECTRONICA I – ING. ELECTRICA I 6-4-Apéndice 4: Procesos de señales eléctricas con amplificadores operacionales -------------------------------------------------------------------------------------------------------- La ventaja de estos detectores o comparadores de nivel de tensión con realimentación positiva, radica en la disminución de la interferencia del ruido (presente en la señal a comparar) respecto al funcionamiento propio del comparador. Otra ventaja, es la rápida transición de un estado a otro de la salida llevándola a la saturación ya sea positiva o negativa, cuando se utilizan CI operacionales o comparadores. También se evitan las oscilaciones, que por lo general ocurren en la transición cuando se transita por la región activa y durante poco tiempo. La grafica anterior, representa la función de transferencia del comparador Schmitt con transistores bipolares discretos, como se muestra en el dibujo siguiente: ve vo t vo1 vo2 t El circuito se diseña de manera tal que con tensión baja o cero en la entrada, Q2 esta conduciendo (en saturación) y Q1 esta cortado. Cuando “ve” se incrementa, Q1 se mantiene cortado hasta tanto no se supere la tensión umbral en subida dada por : Ve 1 ≥ RE.IE2sat + Vγ(Q1) A partir de este valor, Q1 entra en conducción, haciendo que disminuya su tensión de colector y esto hace que Q2 pase al corte dado que su base esta alimentada por el divisor resistivo formado por RA y RB. A su vez al disminuir la corriente IE2, lleva rápidamente a Q1 a la saturación (realimentación positiva) y Q2 al corte. Cuando “ve” esta en bajada, la conmutación nuevamente al estado anterior se producirá con el valor: Ve 2 ≤ RE.IE1sat + Vγ(Q1) Como IE1sat ≠ IE2sat, dado que RC1≠ RC2, entonces el circuito presentara histéresis en la comparación. ___________________________________________________________________ Apunte de cátedra Autor: Ing. Domingo C. Guarnaschelli 47

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