Guia Practica laboratorio No6 CIL-UNAL_2019-02

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LABORATORIO DE CIRCUITOS INTEGRADOS LINEALES Y APLICACIONES
(2028211)
PRACTICA N° 6:
COMPARADOR, DISPARADOR SMITH Y GENERADORES DE ONDAS
1.1. OBJETIVOS:
Después de terminar esta práctica se espera que el estudiante sea capaz de:
Implementar y verificar el funcionamiento de un comparador.
Implementar, diseñar y verificar el funcionamiento de un disparador de smith.
Investigar acerca de circuitos generadores de señal basados en comparadores - disparador de
smith e Integradores con base en el uso de amplificador operacional.
Diseñar e implementar circuitos generadores de señal basados en comparadores - disparador
de smith e Integradores con base en el uso de amplificador operacional.
1.2. ASPECTOS TEÓRICOS:
Un comparador analiza una señal de voltaje en una entrada respecto a un voltaje de
referencia en la otra entrada. El amplificador operacional de propósito general se utiliza
como sustituto de los CI diseñados específicamente para aplicaciones de comparación.
Desafortunadamente, el voltaje de salida del amplificador operacional no cambia con
mucha velocidad. Además su salida cambia, entre los limites fijados por los voltajes de
saturación, + Vsat y - Vsat, alrededor de + 13 V. Por tanto, su salida no puede alimentar
dispositivos, como los CI de lógica, digital TTL, que requieren niveles de voltaje entre O
y +5 V. Estas desventajas se eliminan con un circuito integrado diseñado
específicamente para actuar como comparador.
Tanto el amplificador operacional de propósito general como el comparador no operan
con propiedad si hay ruido en cualquier entrada. Para resolver este problema, se agrega
retroalimentación positiva.
La retroalimentación positiva no elimina el ruido; pero, hace que el amplificador
operacional responda menos a el.
DETECTOR DE VENTANA y DISPARADOR DE SMITH
EI circuito de la figura está diseñado para monitorear un voltaje de entrada e indicar
cuando este voltaje está arriba o abajo de los límites prescritos. Por ejemplo las fuentes
de alimentación para los CI lógicos TTL deben regularse a 5.0 V. Si el voltaje de
alimentación excede 5.5 V, la lógica puede dañarse, y si la alimentación de voltaje cae
abajo de 4.5 V, la lógica puede exhibir operación indeseada. Por tanto, los limites de la
fuente de alimentación para TTL son 4.5 y 5.5 V. La fuente de alimentación debe verse a
través de una ventana cuyos límites son 4.5 V y 5.5 V, de aquí que se designe detector
de ventana. Este circuito algunas veces se denomina detector límite de doble extremo.
En la figura el voltaje de entrada Ei se conecta a la entrada (-) del comparador A y a la
entrada (+) del comparador B. EI límite superior VUT se aplica a la entrada (+) de A, en
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tanto que el límite inferior VLT se aplica a la entrada (-) de B. Cuando Ei cae entre VLT y
VUT, la luz de alarma está apagada. Pero cuando Ei cae abajo de VLT o va arriba de
VUT, la luz de alarma se enciende para indicar que Ei no está dentro de los límites
prescritos.
Operación del circuito
La operación del circuito es como sigue. Suponga que Ei = 5 V. Dado que Ei es mayor
que VLT y menor que VUT el voltaje de salida de ambos comparadores está a V++ debido
a que los dos interruptores de salida están abiertos. La lámpara / alarma está apagada. A
continuación suponga que Ei = 6.0 V o Ei > VUT. La entrada en la terminal 3 de A es
más positiva que la 2, de modo que la salida A está al potencial de la terminal 1 o tierra.
Esta tierra enciende la lámpara, y V0= 0 V.
Ahora suponga que Ei cae a 4.0 V o Ei<VLT. La entrada (+) de B es menor que su
entrada (-), de modo que la salida B se va a 0 V (el voltaje en su terminal 1). Una vez
más esta tierra hace que la lámpara / alarma se encienda.
Circuito detector de ventana
Los voltajes de umbral superior e inferior se ajustan independientemente en el circuito
detector de ventana
.
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DISPARADOR SMITH y GENERADORES DE ONDAS
Los amplificadores operacionales no solo se emplean en circuitos que procesan señales,
sino que también pueden utilizarse para generar señales, cuatro de las señales más
comunes y útiles se describen por su forma cuando se ven en un osciloscopio. Estas son
la onda cuadrada, onda triangular, onda diente de sierra y onda sinusoidal. Por
consiguiente, el generador de señal se clasifica por la forma de onda que genera.
Algunos circuitos se usan con tanta frecuencia que se les ha asignado un nombre
especial. Por ejemplo los multivibrador que genera principalmente ondas cuadradas y
exponenciales.
ONDA SENOIDAL: Solo se utilizan Amplificadores Operacionales para frecuencias
inferiores a 1 Mhz
IMPORTANTE: Ver notas de clase para complementar el marco teórico.
1.3. PROCEDIMENTO
MATERIAL REQUERIDO:
Amplificador operacional bipolar tipo LM741 o similar
Amplificador operacional FET tipo LF353, LF356 o similar
Protoboard
Fuente de voltaje dual simétrica
Voltímetro digital (DVM)
Resistencias surtidas de ¼ W (100 Ω a 1 MΩ)
Condensadores no polarizados surtidos (100 de pf a 10 uf )
Osciloscopio y sondas.
Generador de señales.
PROCEDIMENTO
1. Investigar, diseñar, Implementar y verificar el funcionamiento de un disparador de Smith,
con voltaje central y de ventana ajustables, presentado a continuación (1.3.2).
2. Investigar, diseñar, Implementar y verificar el funcionamiento de los circuitos generadores
de señal basados en comparadores - disparador de smith e Integradores con base en el uso
de amplificador operacional mostrados en las figuras siguientes (1.3.3 a 1.3.7).
1.3.1 Para todos los circuitos verificar las especificaciones presentadas en el datasheet, así como
del voltaje de entrada y forma de onda de entrada, Verificar su curva característica, la
polarización en DC, y niveles de saturación de los amplificadores (Nota: Los valores de la
aplicación son los propuestos por el profesor).
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1.3.2 Disparador de Smith, con voltaje central y de ventana ajustables, comprobar su
funcionamiento. Con una señal triangular de entrada (Vi) de amplitud ±Vcc.
1.3.3 Generador de señal basado en comparador - disparador de smith e Integrador con base en
el uso de amplificador operacional, frecuencia de diseño: f = 1Khz.
1.3.4 Generador de señal basado en comparador - disparador de smith e Integrador con base en
el uso de amplificador operacional, frecuencia de diseño: f = 2Khz.
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1.3.5 Generador de señal basado en comparador - disparador de smith e Integrador con base en
el uso de amplificador operacional, frecuencia de diseño: f = 5Khz.
1.3.6 Generador de señal basado en comparador - disparador de smith e Integrador con base en
el uso de amplificador operacional, frecuencia de diseño: f = 10Khz.
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1.3.7 Generador de señal basado en comparador - disparador de smith e Integrador con base en
el uso de amplificador operacional, tipo VCO (oscilador controlado por voltaje), comprobar su
funcionamiento.
1.4 comentar y concluir según los datos obtenidos.
1.5. BIBLIOGRAFÍA
 COUGLIN-DISCROLL, Amplificadores operacionales y circuitos integrados lineales.
Prentice hall-pearson.
 BOYLESTAD-NASHELSKY, Electrónica teoría de circuitos, prentice hall.
 J.V.WAIT-HUELSMAN-KORN, Introducción al amplificador operacional.
 MALVINO, Principios de electrónica, McGrawHill.