6-4Procesos_de_señales_electricas_con_amplificadores_operacionales-1

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UTN REG. SANTA FE – ELECTRONICA I – ING. ELECTRICA I 6-4-Apéndice 4: Procesos de señales eléctricas con amplificadores operacionales -------------------------------------------------------------------------------------------------------- Para comprender mejor el funcionamiento de un generador de onda triangular practico, primero desarrollaremos este generador operado manualmente. Cuando el interruptor de control esta colocado en la posición superior Vi = - 15 V, por lo tanto el voltaje rampa de salida Vo, sube. Cuando el interruptor de control esta en la posición inferior, Vi = +15 V, por lo tanto Vo varia según una rampa decreciente. La variación en el tiempo de Vo valdrá: Vo/t = - Vi/R.C = - 15 V/(1 MΩ .1 µF) = - 15 V/seg para Vi = +15 V Vo/t = - Vi/R.C = -(- 15 V)/(1 MΩ .1 µF) = 15 V/seg para Vi = -15 V En la siguiente grafica puede observarse como pueden convertirse los voltajes rampas Vo, en una onda triangular: (Volt) V UT 10 Cambio de la posición interruptor al valor Vi = +15 V 5 0 -5 -10 V LT 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 t (seg.) Cambio de la posición interruptor al valor Vi = -15 V Arriba Vi = -15 V Posición interruptor de control Abajo Vi = +15 V 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 t (seg.) En el tiempo t = 0, se aplica con el interruptor Vi = + 15 V, generándose en Vo una rampa decreciente con una caída de -15 V/seg. Cuando Vo llega a un voltaje seleccionado V LT , denominado “umbral inferior”, se cambia la posición del interruptor de control para suministrar en la entrada Vi = - 15 Volt. Esto genera una rampa creciente en Vo con una variación de +15 V/seg. Cuando Vo llega a un voltaje seleccionado de “umbral superior” V UT , se cambia la posición del interruptor de control volviendo a la situación de Vo decreciente. De aquí en adelante la posición del interruptor de control debe cambiarse cada vez que el voltaje rampa Vo llega a uno de los voltajes umbral. ___________________________________________________________________ Apunte de cátedra Autor: Ing. Domingo C. Guarnaschelli 88
UTN REG. SANTA FE – ELECTRONICA I – ING. ELECTRICA I 6-4-Apéndice 4: Procesos de señales eléctricas con amplificadores operacionales -------------------------------------------------------------------------------------------------------- Generador de onda triangular práctico En el circuito anterior, para que la operación del interruptor de control sea automática, es necesario reemplazarlo por un circuito comparador. En el siguiente circuito práctico la salida del comparador se conecta con la entrada del circuito generador rampa y a su vez la salida de este generador rampa, se conecta con la entrada del comparador, creando un lazo cerrado. Generador rampa Comparador V + +Vsat= 15 V V UT = 7,5 V t1 t3 Salida comparador Vo’ 0 t (seg.) V LT = -7,5 V -Vsat= 15 V La operación del generador de onda triangular se analiza observando el grafico, en los tiempos t1, t2 t t3. Cuando Vo (rampa) esta en subida y llega al valor V UT (t1) el comparador cambia su salida negativa (Vo’) a positiva. Esto provoca que la salida del generador rampa siga ahora una rampa en bajada hasta que llegue al valor V LT (t2), donde nuevamente el comparador pasa a negativo (Vo’), obligando nuevamente que Vo cambie a una rampa positiva hasta V LT (t3), repitiéndose el ciclo. Para determinar los voltajes de comparación V LT y V UT , debemos tener en cuenta que se producen cuando el terminal no inversor se hace igual a cero (V + = 0). Para ello aplicamos el teorema de superposición en la entrada no inversora resultando: V + = [(R/(R+nR)].Vsat + [nR/(R+nR)]. V LT = 0 V + = [(1/(1+n)].Vsat + [n/(1+n)]. V LT = 0 , despejando V LT , tenemos: V LT = - Vsat/n. si n= 2 y Vsat = 15 V, resulta V LT = - 7,5 V V + = [(R/(R+nR)].(-Vsat) + [nR/(R+nR)]. V UT = 0 V + = [(1/(1+n)].(-Vsat) + [n/(1+n)]. V UT = 0 , despejando V UT , tenemos: V UT = +Vsat/n. si n= 2 y Vsat = 15 V, resulta V UT = + 7,5 V t2 Salida generador rampa Vo’ ___________________________________________________________________ Apunte de cátedra Autor: Ing. Domingo C. Guarnaschelli 89
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