6-4Procesos_de_señales_electricas_con_amplificadores_operacionales-1

UTN REG. SANTA FE – ELECTRONICA I – ING. ELECTRICA I
6-4-Apéndice 4: Procesos de señales eléctricas con amplificadores operacionales
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Convertidor de voltaje en frecuencia (VCO)
Este circuito convierte una señal eléctrica de voltaje en una frecuencia proporcional. En
Gral., este circuito forma parte de funciones monolíticas complejas, de alta densidad de
integración (VLSI), como son los moduladores en fase y frecuencia, sistemas de fase
cerrada (PLL), etc. A este circuito se le conoce, generalmente, como VCO, siglas en
ingles correspondientes a Oscilador Controlado por Voltaje. Todas estas funciones que
involucran al VCO, son ampliamente utilizadas, en los sistemas de comunicaciones
analógicas y digitales modernos.
Los VCO, convierten proporcionalmente una tension eléctrica de entrada, en una
frecuencia de salida. Analicemos la expresión de la frecuencia del “generador en diente
de sierra ya estudiado:
f = 1/T = (Vi/R.C) /(Vp- V F ) = (Vi/R.C) . 1/(Vp- 1) V F =1 V
La ecuación muestra que la frecuencia depende de dos factores: Vi y Vp.
Si hacemos Vp = cte. Vemos entonces que el generador en diente de sierra tiene un
comportamiento similar a un convertidor voltaje –frecuencia, donde Vi (voltaje de
entrada), es el voltaje de control lineal de la frecuencia de la onda diente de sierra.
Analizaremos a continuación un VCO con amplificadores operacionales, que generan
una onda cuadrada cuya frecuencia es controlada por el voltaje de entrada. Veamos
primero su principio de funcionamiento, mediante su esquema de bloques:
Vi
Circuito
Integrador
Comparador
con
Histéresis
Vo
El circuito consta de un integrador, un comparador con histéresis con tension de
referencia constante y un transistor que trabaja como conmutador controlado por
tension. En el bloque integrador, se genera una corriente constante y proporcional a la
tension de entrada “vi”, que a su vez se convierte en una tension que crece linealmente y
es aplicada a la entrada de un comparador con histéresis, con tension de referencia cte.
Cuando se llega a la tension de comparación, la salida del comparador conmuta y opera
sobre el transistor que permite que el integrador proporcione una corriente, también cte,
pero de sentido inverso a la inicial. El resultado, es una tensión de onda cuadrada a la
salida del comparador. La frecuencia, de esta onda cuadrada, resulta proporcional a la
tension de entrada “vi”. Analicemos un circuito práctico, realizado con amplificadores
operacionales:
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Apunte de cátedra Autor: Ing. Domingo C. Guarnaschelli
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