UNIVERSIDAD POLITÉ
DISEÑO DE SENALES CON
AMP.OPERACIONALES
INTEGRANTES:
• William Oñate• Paulina Arguello• Ana Cruz • Ana Arcos
UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA
INGENIERÍA ELECTRÓNICA
DISEÑO DE SENALES CON
AMP.OPERACIONALES
INTEGRANTES:
William Oñate Paulina Arguello
2
CNICA
INGENIERÍA ELECTRÓNICA
5to Nivel
2011-01-28
DISEÑO DE SEÑALES CON OPERACIONALES
OBJETIVO
• Diseñar un circuito usando amplificadores operacionales, con las señales
dadas en clase.
• Familiarizarse con los diferentes elementos que se utilizan en el circuito.
• Encontrar la diferencia de la simulación y los cálculos teóricos con la
práctica.
MATERIALES
• 1 LM 555
• 4 TL082
• 3 Capacitores de 0.01uF
• 6 Resistencias de 1KΩ
• 1 Resistencia de 220KΩ
• 1 Resistencia de 22 KΩ
• 1 Resistencias de 47 KΩ
• 2 Resistencias de 91 KΩ
• 2 Resistencias de 200 KΩ
• 1 Resistencia de 540 KΩ
• 12 Resistencias de 10KΩ
HERRAMIENTAS
• Osciloscopio
• 9 Fuentes DC
• Multimetro
• Puntas de prueba
• Protoboard
• Computador
TAREA
La tarea consiste en realizar un circuito que cumpla las siguientes condiciones
• Con el 555 generar un señal cuadrada que cumpla en t1= 5ms, t2=3ms.
• Luego que la señal decrezca a 2V como se muestra
• Desplazarla entre 1v y -1V
• Realizar una integración, entonces quedando.
• Y desplazarla entre
• Por último utilizamos un comparador con las siguientes condiciones
Para Vout=
Primero debemos tener en claro las funciones del 555
Datasheet para realizar las etapas correspondientes
El temporizador 555 se puede conectar para que funcione de diferentes maneras, entre los
más importantes están: como
Puede también configurarse para por ejemplo generar formas de onda
Y desplazarla entre -1V y -3V
Por último utilizamos un comparador con las siguientes condiciones
Para Vout=
MARCO TEORICO
Primero debemos tener en claro las funciones del 555 como del Tl082 y ver hoja de datos
s etapas correspondientes.
se puede conectar para que funcione de diferentes maneras, entre los
como multivibrador astable y como multivibrador monoestable
Puede también configurarse para por ejemplo generar formas de onda tipo Rampa.
Datasheet LM 555
Por último utilizamos un comparador con las siguientes condiciones
hoja de datos
se puede conectar para que funcione de diferentes maneras, entre los
monoestable.
tipo Rampa.
TL082.- Es un Amplificador
respuesta a las trabajo (slew rate= 13V/µS typ), alta
distorsión armónica y entrada diferencial para prevenir la amplificación de señales
en modo común. Encapsulado DIP de 8 pines.
Calculamos los valores de resistencias utilizamos las siguientes formulas.
Datasheet TL082
Es un Amplificador operacional dual con entrada JFET
(slew rate= 13V/µS typ), alta impedancia de entrada,
distorsión armónica y entrada diferencial para prevenir la amplificación de señales
Encapsulado DIP de 8 pines.
DESARROLLO
ETAPA 1
Calculamos los valores de resistencias utilizamos las siguientes formulas.
JFET, excelente
impedancia de entrada, baja
distorsión armónica y entrada diferencial para prevenir la amplificación de señales
Calculamos los valores de resistencias utilizamos las siguientes formulas.
CALCULOS
- Primero asumimos C1=C2=0.1uF
Entonces t2= 0.693 * R2 * C2
Sabemos que t2=3ms y t1=5ms
Entonces R2= 43.29KΩ
Y t1= 0.693*(R2+R1)*C2
R1= 28.86KΩ
De este modo obtenemos el periodo deseado.
ETAPA 2
• Par realizar esta etapa necesitamos 2 operacionales. Como necesitamos
reducir su voltaje utilizamos un inversor por la razón de que este posee
ganancia 1 lo que nos facilita encontrar los 2V, entonces obtenemos -2V por
el inversor entonces utilizamos un multiplicador de voltaje de -2vDC para
subirle de su posición obteniendo 2v positivos pero este se encuentra
invertido, lo que utilizamos el segundo inversor con ganancia 1 para
invertirle y obtener lo que se necesita, para mejor entendimiento observe la
grafica tanto de proteus como del osciloscopio.
CALCULOS:
Primer operacional
Sabemos que el Vin=5V y queremos un Vout =2V, entonces asumimos
cualquier valor de Ri que sean >= de 10K en este caso asumimos el Ri =
220K
Entonces Vout=-Vin*(Rf/Ri)
Rf= (Vout*Ri)/Vin
RF=88K ,pero utilizamos una resistencia estandarizada de 91K la más
próxima a la calculada, o de otra manera se recomienda utilizar
potenciómetros para mayor precisión.
Segundo Operacional
RI = Rf=10K , por Ganancia=1
Entonces Vin´=-Vout= 2V
En la siguiente gráfica se muestra de color azul lo requerido, observar su voltaje.
ETAPA 3
• Para realizar esta etapa también utilizamos dos operacionales el primero es
un inversor con ganancia 1 el cual solo nos invierte la señal entonces en
este primer tramo tenemos -2V entonces utilizamos otro operacional
inversor para que la invierta y la multiplique por 1V DC de esta manera lo
que hacemos que la señal baje de 2V a 1V pero mantenemos la amplitud de
2 Vpp , para mayor entendimiento mirar la simulación y los cálculos.
CALCULOS:
Primer Operacional
RI = Rf=10K , por Ganancia=1
Entonces Vout=-Vin*(Rf/Ri)
Vout= -2V
Segundo Operacional
Como su amplitud es la misma, solo se la desplaza un voltio hacia abajo entonces la
ganancia es 1
RI = Rf=10K , por Ganancia=1
Vout=-Vin*(Rf/Ri)
Como se multiplica por 1V positivos para que baja
Entonces -2V=-2V
En la siguiente gráfica se muestra de color amarilla lo requerido, observar su
voltaje.
ETAPA 4
• Para realizar esta integral solamente utilizamos un operacional con el fin de
obtener una señal triangular que se encuentre en los valores de 1V y -1V lo
que quiere decir de amplitud 2Vpp.
CALCULOS
Asumimos C=0.1uF y sabemos que R29=10*R28
Entonces utilizamos la siguiente fórmula
Voutpp= Vinpp / (4*f*R28*C)
Tenemos Vinpp=2V y queremos 2Voutpp
Entonces calculamos R28
Sabemos que nuestro periodo es de T=8ms
Entoces f=1/T =125Hz
R28=Vinpp/ (4*f*Voutpp*C)
R28 = 20K
ETAPA 5
• En esta etapa se utilizan dos operacionales que cumplen la misma
aplicación que la que realizamos en la etapa 3 con la diferencia de que
tenemos que bajarle a la señal entre -1V y -3V entonces lo único que cambia
es en el multiplicador, entonces multiplicamos 2VDC, obteniendo lo
siguiente.
CALCULOS
Primer Operacional
RI = Rf=10K , por Ganancia=1
Entonces Vout=-Vin*(Rf/Ri)
Vout= -Vin
Segundo Operacional
RI = Rf=10K , por Ganancia=1 para volverla a invertir
Vout=-Vin*(Rf/Ri)
-Vout = -Vin
Como se multiplica por 2V positivos para que baja
Entonces -2Vpp=-2Vpp
En la siguiente gráfica se muestra de color amarilla lo requerido, observar su
voltaje.
ETAPA 6
• Para realizar la función que nos pide debemos tomar en cuenta que este
amplificador tiene que trabajar como comparador analizado por histéresis,
el comparador genera siempre señales cuadradas hasta el +-Vsaturación el
cual es el 90% del Vcc en este caso el Vcc = +-15V, para mayor comprensión
ver cálculos.
CALCULOS
Para Vout= 2
.
Dada la función tenemos que verificar Vul=voltaje umbral superior y el
Vlt=voltaje de umbral inferior, analizando la función podemos decir que es
un comparador no inversor
Entonces Vut=-2V lógicamente y el Vlt=-2.5
Entonces nos dice que cuando el vin esté en -2V la forma de onda cuadra va
a ir a +Vsat y cuando el vin este el -2.5 la forma de onda cuadra va a ir a -
Vsat
Entonces
VH=Vut – Vlt
VH= -2V-(-2.5V)
VH=0.5V
Vctr= (Vut + Vlt)/2
Vctr= (-2V +(-2.5V))/2
Vctr= -2.25V
Sabemos que el Vsaturación =90% del Vcc
Entonces Vsat=13.5V
+= (Vsat Vsat)/VH
+= (13.5 13.5)/0.5V
+= 54
Donde la simulación R32 se asume de 10K
Y R33=+*R32
Entonces R33=540KΩ
Vref= (Vctr/(11/+))
Vref= (-2.25V/(11/54))
Vref=-2.209V este es voltaje que va en la entrada inversora.
DIAGRAMA GENERAL
CONCLUCIONES
• Es necesario utilizar potenciómetros en la resistencia 1 y 2 del Lm555 para
obtener el t1 y el t2 propuestos en la tarea.
• Los cálculos obtenidos teóricamente en voltajes, que son utilizados como
multiplicadores en el operacional, en la práctica estos valores varía con un
error mínimo aunque en Proteus el cálculo sea ideal.
• Se debe armar el circuito de etapa en etapa de lo contrario se produce
confusión.
BIBLIOGRAFIA
• PRINCIPIOS DE ELECTRONICA; MALVINO, Albert Paul; Mc Graw Hill;
Sexta Edición. Capitulo Amplificadores Operacionales y el Capítulo de
osciladores.
• http://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_integrado_555 13-01-2011
• http://www.datasheetcatalog.net/es/datasheets_pdf/T/L/0/8/TL082.shtml
13-01-2011
• http://search.datasheetcatalog.net/key/555 13-112011
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