EQUIPO 4 MARTIN OJEDA LOPEZ SAID FLORES MARTINEZ EDGAR GONZALEZ PEREZ MIGUEL CORONA DOMINGUEZ

TEMA :

•CIRCUITOS TEMPORIZADORES

•FUNCIÓN DIFERENCIAL E INTEGRAL CON AMPLIFICADOR OPERACIONAL

INTRODUCCIÓN.Los amplificadores operacionales son, dispositivos compactos activos y lineales de alta ganancia, diseñados para proporcionar la función de transferencia deseada. Un amplificador operacional (A.O.) está compuesto por un circuito electrónico que tiene dos entradas y una salida. La salida es la diferencia de las dos entradas multiplicada por un factor (G) (ganancia).

DIAGRAMA DE CONEXIONES

AMPLIFICADOR OPERACIONAL DIFERENCIAL

Dispone de dos señales de entrada (aplicadas a las terminales inversor y no inversor), produciendo una tensión de salida proporcional a la diferencia entre las tensiones de entrada.

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Figura 1.1: Circuito Amplificador Diferencial Básico

Aplicando las propiedades del amplificador operacional ideal donde la impedancia de entrada es infinita y la corriente de entrada es cero, queda:

Para minimizar los efectos de la corriente de polarización, R2=R4 y R1=R3.

Esta configuración es única porque rechaza una señal común a ambas entradas. Esto se conoce como la propiedad de, tensión de entrada diferencial nula, es decir, en el caso de que las señales V1 y V2 sean idénticas, el análisis es sencillo, V1 se dividirá entre R1 y R2, apareciendo una menor tensión V(+) en R2.

Puesto que, por definición, el amplificador no tiene ganancia cuando se aplican señales iguales en ambas entradas, la ganancia para señales en modo común es cero.

Las impedancias de las dos entradas de etapa son distintas. Para la entrada no inversora (+), la impedancia de entrada es R1 + R2. La impedancia para la entrada inversora (-) es R3. La impedancia de entrada diferencial (para una fuente flotante) es la impedancia entre las entradas, es decir, R1+R3.

AMPLIFICADOR OPERACIONAL INVERSOR

Se llama así este montaje porque la señal de salida es inversa de la de entrada, en polaridad, aunque pude ser mayor, igual o menor, dependiendo esto de la ganancia que le demos al amplificador en lazo cerrado. La señal, como vemos en la figura, se aplica al terminal inversor o negativo del amplificador y el positivo o no inversor se lleva a masa. La resistencia R2, que va desde la salida al terminal de entrada negativo, se llama de realimentación.

INTEGRADOR

Un integrador con amplificador operacional simula la integración matemática, que es básicamente un

proceso de suma con el que se determina el área total bajo la curva descrita por la grafica de una función.

Integrador con Amp.Op

En la fig. se muestra un circuito integrador basico. Observe que el elemento de realimentacion es un capacitor que forma un capacitor RC con el resistor de entrada.

Como se carga un capacitor A fin de comprender el funcionamiento del integrador,

es importante repasar la manera en que se carga un capacitor. Recuerde que la carga Q en un capacitor es proporcional a la corriente y al tiempo de carga.

Q=Ic t

También en términos de voltaje, la carga de un capacitor es:

Q= C Vc

A partir de las dos relaciones anteriores, el voltaje del

capacitor puede expresarse como:

Vc = (t)

Esta expresión se debe identificar como la ecuación dela recta que empieza en cero con pendiente constante igual a Ic/C. (recuerde del algebra que la formula general de la recta es y=mx+b. En este caso, y=Vc, m=Ic/C, x=t y b=o).

Recuerde que el voltaje del capacitor en un circuito es RC simple no es lineal sino exponencial. Lo anterior se debe a que a que la corriente de carga decrece de manera continua a medida que el capacitor de carga y hace que la razon de cambio del voltaje decrezca de manera continua.

El secreto sobre el empleo de un amplificador operacional con un circuito RC para formar un integrador es hacer que la corriente de carga del capacitor sea constante, produciendo asi un voltaje lineal (en linea recta ) en vez de uno exponencial.

A continuacion se demostrara porque lo anterior es cierto:

Corrientes en un integrador

En la fig. la entrada inversora delamplificador operacional esta a tierra virtual (oV), de modo que el voltaje a taraves de Ri es igual a Vent por consiquiente la corriente de entrada es:

Ient=Vent/Ri

Si V es un voltaje constante, entonces tambien Ient es mantenido en voltaje constante a traves de Ri. debido ala muy elevada impedancia de entrada del amplificador operacional, hacia la entrada inversora hay una corriente despreciable. Lo anterior hace que la corriente de entrada fluya a taves del capacitor, como se indica en lafig. modo que:

Ic=Ient

Voltaje del capacitor Debido a que Ient es constante, entonces tambien lo es Ic. la

Ic constante carga linealmente al capacitor y produce un voltaje lineal atraves de C. El lado positivo del capacitor es mantenido a 0V por la tierra virtual del amplificador operacional. El voltaje en el lado negativo del capacitor decrece linealmente desde cero a medida que el capacitor se carga, como se muestra en la fig. Este voltaje se denomina rampa con pendiente negativa.

La corriente de caraga constante produce un voltaje de rampa lineal a traves de C.

Voltaje del capacitor: El Vsal es el mismo que en el lado negativo del capacitor.

cuando se aplica un voltaje de entrada constante en forma de escalon o pulso ( un pulso tiene tiene una amplitud constante cuando es alto ), la rampa de salida decrece negativamente hasta que el amplificador operacional se satura a su maximo nivel negativo.

Razon de cambio de salida La razon a la que se craga el capacitor, y por tanto la

pendiente de la rampa de salida, es fijada por la razon Ic/C, como ya se vio. dado que Ic = Vent/Ri, entonces la razon de cambio o pendiente del voltaje de salida del integrador es

Un voltaje de entrada produce una rampa en la salida

Un circuito integrador realiza un proceso de suma llamado "integración". La tensión de salida del circuito integrador es proporcional al área bajo la curva de entrada (onda de entrada), para cualquier instante.

Integrador con un amplificador operacional

CIRCUITO TEMPORIZADOREl circuito electrónico que más se utiliza tanto en la industria como en

circuitería comercial, es el circuito temporizador o de retardo, dentro de la categoría de temporizadores, cabe destacar el más económico y también menos preciso consistente en una resistencia y un condensador, a partir de aquí se puede contar con un sinfín de opciones y posibilidades

En este tema se tratarán unos tipos sencillos para adquirir conocimiento de cómo conseguir un retardo en un sistema que no requiera gran precisión y terminaremos por analizar un temporizador de mayores prestaciones y precisión.

Los periodos de tiempo son sólo aproximados. Con componentes perfectos, la temporización debería ser de 4½ minutos, pero prácticamente se amplía hasta unos 10 minutos debido a que el condensador de temporización de 220 µF pierde carga lentamente. Esto es un problema típico de los condensadores electrolíticos, pero además unos condensadores pierden más que otros. Además, el valor de los condensadores electrolíticos puede llegar a diferir en un ±30% del valor que tienen marcado.

Como se ha mencionado anteriormente un temporizador básicamente consiste en un elemento que se activa o desactiva después de un tiempo más o menos preestablecido. De esta manera podemos determinar el parámetro relacionado con el tiempo que ha de transcurrir para que el circuito susceptible de temporizarse, se detenga o empiece a funcionar o simplemente cierre un contacto o lo abra.

EL TEMPORIZADOR µA 555

Este circuito integrado, en la industria se viene utilizando desde los años 70, uno muy popular que además de sencillo es muy eficaz y versátil a la hora de producir temporizaciones, estoy hablando del socorrido µA555PC, que nos permite construir un temporizador mediante unos pocos componentes de bajo coste

Su estabilidad con la temperatura es de 0'005 % por grado centígrado. Aquí, se describen de forma simple algunos aspectos de este CI.

EJEMPLOS DE CIRCUITOS

TEMPORIZADORES

CIRCUITO TEMPORIZADOR AJUSTABLE 1-10 MINUTOS

Este circuito es un temporizador que se inicia cuando se pone en marcha al conectar su alimentación (al actuar el interruptor de alimentación). Un diodo LED verde (green) luce indicando que la temporización está en progreso. Cuando se alcanza el periodo de temporización, el LED verde deja de lucir, y luce el LED rojo (red), a la vez que comienza a sonar el zumbador (beeper). El periodo de temporización es ajustable mediante el potenciómetro de 1 M, y puede ser ajustado aproximadamente entre 1 y 10 minutos con los componentes indicados en el esquema.