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Universidad Don Bosco

Electrnica II. Gua 4 1/1

Facultad: Ingeniera.Escuela: Electrnica.Asignatura: Electrnica II.Lugar de ejecucin: Fundamentos Generales (Edificio3, 2da planta, Aula 3.21).

COMPARADORES.

Utilizar circuitos de comparacin para realizar funciones especficas de control de sealeso acondicionamiento de las mismas.

Examinar el efecto de la retroalimentacin positiva en el circuito disparadorregenerativo.

Observar las forma de onda de un generador de onda cuadrada controlado por voltaje(VCO) basado en un oscilador de relajacin.

Medir la frecuencia de oscilacin del circuito VCO. Observar cmo se modifica la frecuencia al aplicar un voltaje externo al VCO

basado en un oscilador de relajacin.

1 Unidad PU-2000 con Unidad PU-2200. 1 Tarjeta EB122 1 Multmetro. 1 Osciloscopio de doble trazo. 1 par de puntas de Multmetro. 1 par de puntas de osciloscopio. Cables de conexin de 2mm.

ComparadoresLos amplificadores operacionales utilizados en circuitos comparadores operan en lazo abierto,lo que significa que tensiones de seal de entrada muy pequeas llevaran al amplificador a la

Objetivos generales

Objetivos especficos

Materiales y equipo

Introduccin terica

Electrnica II. Gua 4


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saturacin positiva o negativa. La desventaja es que el ruido presente en las seales comunespuede producir tensiones de salida falsas.

Estos saltos indeseados a la saturacin positiva y negativa pueden ser evitados utilizandoREALIMENTACIN POSITIVA en el circuito, como se muestra en la figura 1(a). La tensin derealimentacin es la tensin a travs del resistor R2, y su valor es determinado por la divisin detensin: = +Esta tensin es aplicada a la entrada no inversora del amplificador operacional y mantienela salida en saturacin positiva. Si la tensin de entrada del amplificador operacional es unaforma de onda de tensin triangular, como se muestra en la figura 1(b).

Al comienzo la tensin de realimentacin es mayor que la tensin de entrada, y la salida esmantenida en saturacin positiva. Cuando la forma de onda triangular de entrada se hace mayorque Vfb, la cual esta dibujada con lnea punteada y marcada VHL, la salida salta a la saturacinnegativa, como se muestra en la figura 1(c). La salida permanecer en saturacin negativamientras la onda triangular disminuye hasta cero, y luego pasa a la regin negativa.

Figura 1



No puede causar que la salida salte a la saturacin positiva hasta que la forma de onda triangularde entrada se haga ms negativa que las tensiones de realimentacin en la lnea punteada queest marcada VLH. La salida salta de alta a baja en VHL y de baja a alta en VLH, en lugar delpunto de cruce por cero de la forma de onda de entrada (como sera el caso que no hubieserealimentacin).

Figura 2

Oscilador de RelajacinUn Oscilador Controlado por Voltaje (VCO) es un tipo de oscilador en el cual la frecuencia deoscilacin es proporcional a un voltaje que se le aplica al circuito de manera externa.

Hay diferentes formas de lograr este efecto, en esta prctica se estudiar un circuito basado en elOSCILADOR DE RELAJACIN que se muestra en la figura 3(a). El sistema cuenta con dosretroalimentaciones, el voltaje no inversor (V+) se obtiene a travs del divisor de tensin que seestablece entre R1 y R2, el voltaje inversor (V-) se genera en un capacitor que es parte del circuitoRC.

Si se parte de una situacin en que el amplificador est en saturacin positiva, se puede afirmar queV+ estar dada por el valor del divisor, mientras V- estar dado por la curva de carga del capacitorafectada por la constante RC del mismo. En algn momento V- superar a V+ con lo que har quela salida se vuelva negativa y por ende tambin V+, lo que produce la descarga del capacitor. Elproceso continuar hasta que V+ sea mayor que V-, reiniciando la carga del capacitor, entrando enun ciclo y generando una onda cuadrada a la salida (ver figuras 3(b) y 3(c)).



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Figura 3.

Para el circuito de la figura 3 (a) la frecuencia se obtiene de la siguiente frmula:= +En el caso del circuito que se implementar en la prctica (figura 8) la frmula queda de lasiguiente forma: = + ( || )Si se aplica un voltaje externo entre los resistores R1 y R2 se puede cambiar la frecuencia deoscilacin y esto es precisamente lo que se har en esta prctica de laboratorio (figura 8). Si se eligeR = 0.86(R ||R ), la frecuencia ser: =Valores de los elementos:R9 = R10 = R12 = 22K, R13 = 47K y C4=10nF



PARTE I. COMPARADOR SCHMITT O REGENERATIVO1. Verifique que la fuente PS-1 est ajustada al valor mnimo.2. En la placa EB 122 ubique el circuito que contiene al circuito integrado U3. Cul es el cdigo

que identifica a U3?, Qu compaa lo fabric?, Rango de temperaturas de operacin?, Tipode encapsulado?_____________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Observe el diagrama impreso en la placa y ubique el resistor R15. Cul es su valor hmico?Qu funcin cumple en el circuito?_____________________________________________________________________________________________________________________________

4. Ensamble el circuito que se muestra en la figura 4. (recuerde que PS-1 debe estar al mnimo).

Figura 4: Circuito comparador regenerativo

5. En estas condiciones mida el voltaje en la terminal no inversora delamplificador operacional (esta ser la seal de entrada): V(+) =_______________V

6. Mida el voltaje en la salida y en el terminal inversor:Vsal =_______________V V(-) =_______________V

7. Aumente lentamente el voltaje de entrada (PS-1) mientras observe el voltaje de salida.Detngase en el momento en que se d un cambio brusco en la salida. Cules son los nuevosvalores del voltaje de salida y del terminal inversor?

Vsal =_______________V V(-) =_______________V

Procedimiento



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Cul es el valor de entrada (PS-1) que caus el cambio? V(+)=_______________V8. Contine incrementando el valor de la entrada hasta llegar aproximadamente a 5.0 V. Observ

algn nuevo cambio en el voltaje de salida?__________________________________________9. Ahora reduzca lentamente la tensin de entrada con el potencimetro del PS-1, teniendo

especial cuidado de observar si se dan cambios en la salida cuando el voltaje de entrada cruza elvalor V(+) medido en el paso 7. En el momento del cruce se dio algn cambio brusco en lasalida?_______________________________________________________________________

10. Contine reduciendo el voltaje de entrada hasta que se d un cambio brusco en la salida y anoteel nuevo valor V sal =______________V

11. Tambin anote los valores del terminal inversor y de la entrada que caus el cambio en lasalida.

Vsal =_______________V V(-) =_______________V12. Con esta informacin trace un borrador del grfico de histresis.13. Desconecte el puente que conecta a PS-1 con el circuito.

14. Ajuste el generador de seales a 5Vp-p de onda triangular con frecuencia de 1kHz. Ajuste eloffset del generador a +2.5V.

15. Modifique el circuito como el que se muestra en la figura 5.

Figura 5: Circuito comparador regenerativo modificado

16. Conecte el canal 2 del osciloscopio para ver la seal de entrada (Generador de funciones) y elcanal 1 a la salida del circuito (Vsal).



17. Dibuje la forma de onda de Ven y Vsal en la figura 6, tomando nota de los siguientes datos:Valores de voltaje mximos y mnimos de las seales.Valores de la seal de entrada que causa los cambios en la salida.Tiempo que la seal de salida se mantiene un nivel bajo y alto.

Volt/Div:

Volt/Div:Time/Div:

_____________

Figura 6: Voltajes de entrada y salida de Schmitt trigger.

18. Coloque al osciloscopio en el modo X-Y para observar la Caracterstica de Transferencia deVoltaje (VTC).

19. Ajuste adecuadamente la imagen en el osciloscopio y dibuje la imagen en la figura 7.

Volt/Div:Volt/Div:Time/Div:

_____________

Figura 7: VTC del Schmitt trigger.



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20. Desconecte el resistor R13 y conecte en su lugar el resistor R14 (que es mayor que R13).Describa los cambios que observa en la imagen:___________________________________________________________________________________________________________________

21. Apague el PU-2000.

PARTE II. EL OSCILADOR CONTROLADO POR VOLTAJE.22. Desensamble el circuito anterior.23. Ajuste la fuente PS-1 a 0 Voltios y ensamble el circuito de la figura 8.

Figura 8: Oscilador de relajacin con Disparador Schmitt

24. Utilizando el osciloscopio observe las seales en la salida y en el capacitor C4.NOTA: UTILICE EL ACOPLE DE DC.

25. Dibuje las seales en la figura 9.26. Determine el valor de la frecuencia de oscilacin: Fosc =_____________Hz27. Comience a aumentar PS-1, observando las variaciones de frecuencia presentes en el oscilador

hasta que la forma de onda en el osciloscopio ya no oscile. Reduzca un poco el valor de PS-1para que se reinicien las oscilaciones y anote ese valor crtico de frecuencia y el voltaje que locausa.

Fosc =_____________Hz (critica) VPS-1 =_________________v



Volt/Div:Volt/Div:Time/Div:

_____________

Figura 9: Seales observadas en el oscilador.

28. A partir de este ltimo valor y en decrementos de 0.5V tome nota de la frecuencia deoscilacin y el voltaje de PS-1 hasta llegar a cero. Escriba sus resultados en la Tabla 8.1

V(PS-1) (V)Frecuencia (Hz)

Tabla 1.

29. Apague y desconecte el equipo.

1. Qu ocurrira se por error no se conecta R15 en el circuito?2. Determine el valor de VHL, VLH y VH. Nota en la clase terica estos parmetros se identifican

como VTH, VTL y V.

3. Tomando como base el paso 20 del procedimiento cmo afecta el valor de los resistores deretroalimentacin al funcionamiento del circuito?

4. Grafique los resultados que obtuvo en la tabla 1.5. Determine una relacin lineal entre la frecuencia de salida del oscilador y el voltaje en PS-1.6. Concuerda el valor de la frecuencia (con PS-1 =0) con el obtenido con la formula de la

introduccin terica?

Anlisis de Resultados



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http://www.elo.jmc.utfsm.cl/sriquelme/enl/presentaciones/presentacion6%20enl_2.pdf Coughlin R. Driscoll F. Amplificadores operacionales y circuitos integrados lineales

PRENTICE HALL, 2003 Edicin: 3a Franco S. Diseo con amplificadores operacionales y cirecuitos integrados analgicos

McGraw Hill Edicin: 3. Boylestad, Robert, Electrnica : Teora de Circuitos y dispositivos electrnicos PRENTICE

HALL, 2003 Edicin: 8a.Clasificacin: 537.534 B792 2003

Horenstein, Mark, Microelectrnica : Circuitos y Dispositivos PRENTICE HALL, 1997Edicin: 1a.Clasificacin: 621.381 H811 1997

Millman, J, Microelectrnica MCGRAW HILL, 1988. Edicin: 1aClasificacin: 621.381 M658 s.f

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