MULTIVIBRADORES y ELECTRÓNICA DE POTENCIA...12-06-2012 1 MULTIVIBRADORES y ELECTRÓNICA DE POTENCIA 1. MULTIVIBRADOR MONOESTABLE (un estado estable y un estado inestable) 2. MULTIVIBRADOR

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1

MULTIVIBRADORES y

ELECTRÓNICA DE POTENCIA

1. MULTIVIBRADOR MONOESTABLE (un estado estable y un estado inestable) 2. MULTIVIBRADOR ASTABLE (dos estados inestables)

2

• El circuito electrónico que más se utiliza tanto en la industria como en los circuitos comerciales, es el circuito temporizador o de retardo, cabe destacar el más económico y también menos preciso que consiste en una resistencia y un condensador. • 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 tiempo que ha de transcurrir para que el circuito susceptible de temporizarse se detenga, empiece a funcionar o simplemente cierre un contacto o lo abra.

Introducción

MULTIVIBRADORES MONOESTABLES

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2

3

C1

R1D1

IC

Vi

ID

Circuito de Retardo (delay circuit)

Temporizador Simple

Multivibradores Monoestable

Poseen un estado estable y uno inestable

4

Estado Estable

Estado Inestable

tm

Disparo Disparo

tm tm

• El tm es independiente del

ancho del pulso.

• Si durante el tm hay otro disparo este se suma si el monoestable es redisparable.

tm = tiempo del Monoestable Monoestable

../apuntes/01 Temporizador Simple.pdf

../apuntes/02 Monoestable.pdf

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3

Multivibrador Monoestable

• Monoestable con CI 555 :

5

1

2

3

4

555

5

6

7

8

Thershold

Discharge

VCC

VCO

GND

Trigger

Output

Reset

Comparadorinferior

Comparadorsuperior

Transistorde descarga

FF7

65Kohm

2/3VCC

1/3VCC

5Kohm

5

2

5Kohm

Impulsadorde

salida3

1

8 4Configuración

Interna


6

5

0,01µF

1

8

555

4

VCC

7

6

2

3

VO

R

C

Vin

• Monoestable con CI 555 :

CRt Am 1,1

Monoestable

con CI 555

../apuntes/04 Monoestable con CI 555.pdf

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4


7

2

3

1

144 5 6

7 9 128

_Q

Q

13

10

11

CD4047

VDD

R

C

OSCOUT

1

7

R-C común______Astable

Astable

- Trigger

VSS (GND)

R

C

CD4047

8

14

Osc. out

Retrigger_Q

Q

Ext. RESET

+ Trigger

VDD

Configuración

• Monoestable con CI CD4047 :


8

2

3

1 12

_Q

Q

13

10

11

CD4047R

C

OSCOUT

9765

VDD

4 148

TRIGGER

4, 14

4, 8, 14

5, 6, 7, 9, 12

5, 7, 9, 12

5, 6, 7, 9 8, 12

8

6

4, 14

Canto de Subida

Canto de Bajada

Subida y Bajada

VCC GND Trigger

• Monoestable con CI CD4047 :

Monoestable con CD4047

../apuntes/05 Monoestable con CI CD4047.pdf

12-06-2012

5

APLICACIÓN AL MULTIVIBRADOR MONOESTABLE

D Ra

C

Salida

48

6

2

1

3

+VCC

555

+VCC

Salida

POWER ON0 V

tm

9

ESTE MULTIVIBRADOR SE DISPARA CUANDO ES ENERGIZADO. SU SALIDA ES ACTIVADA

EN UN TIEMPO tm DESPUÉS QUE ES ENERGIZADO

APLICACIÓN AL MULTIVIBRADOR MONOESTABLE

Salida

48

6

2

1

3

D

C

Ra

+VCC

Salida

0 V

+VCC

tm

POWER ON

555

10

ESTE MULTIVIBRADOR SE DISPARA CUANDO ES ENERGIZADO. SU SALIDA SE ACTIVA DESPUES DE UN TIEMPO

DE RETARDO tm DESPUÉS QUE ES ENERGIZADO

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6

TAREA

• Dibujar un multivibrador monoestable con amplificadores operacionales. Señale la ecuación que entrega el tm.

• Dibuje y diseñe un circuito que encienda un tono de 2 KHz durante un minuto cuando la entrada cae a cero volt.

• Dibuje y diseñe un circuito que genere dos tonos cuando es activado con un canto de subida. El primer tono debe durar 30 segundos y el segundo tono debe durar 10 segundos

11

Multivibrador Astable

Astable: posee dos estados inestables, es un generador de onda cuadrada o rectangular. Se puede formar con Amp. Op’s. Fet’s, Bjt’s, Compuertas Lógicas y CI’s, etc…

12

1º Estado

2º Estado

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7

Definiciones:

Tiempo de encendido: tON

Tiempo de apagado: tOFF

Ciclo de trabajo(duty cycle): D

OFFON

ON

tt

tD

tOFFtON

13

GENERADOR DE ONDA CUADRADA O RECTANGULAR


Astable con CI 555 :

14

1

2

3

4

555

5

6

7

8

Thershold

Discharge

VCC

VCO

GND

Trigger

Output

Reset

Astable con CI 555

../apuntes/02 Astable con CI 555.pdf

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8


• Astable con CI 555 :

15

1

2

3

4

555

5

6

7

8

Thershold

Discharge

VCC

VCO

GND

Trigger

Output

Reset

Comparadorinferior

Comparadorsuperior

Transistorde descarga

FF7

65Kohm

2/3VCC

1/3VCC

5Kohm

5

2

5Kohm

Impulsadorde

salida3

1

8 4Configuración

Interna



16

VC

2

6

C

5

0,01µF

1

8

555

4

VCC

3

VO

7

RA

RB

2/3 VCC

1/3 VCC

ton toff

VCC

VCVCC

VO

t1 t2t

t

Configuración

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9



A partir del gráfico anterior, demostrar que:

17

CRRt BA 693,01

CRt B 693,02

Nivel Alto ( carga de C )

Nivel Bajo ( descarga de C )

CRRttT BA 2693,021

Para obtener t1 = t2 , implica RB >> RA

CRT B 38,1


• Astable con Transistor

18

RC R

C1

RCR

C2

VCC

Vout2Vout1

T1 T2

VBEsat

VBEsat - VCC

VCC

VCC

Vout1

Vout2

VB1

VBEsat

VBEsat - VCC

VB2

t1 t2

Astable con Transistor

../apuntes/03 astable con Transistor Bipolar.pdf

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10


• Astable con Transistor

Demostrar que:

19

11 69.0 CRt

22 69.0 CRt

Nivel Alto ( descarga de C1 )

Nivel Bajo ( descarga de C2 )

2121 69,0 CCRttT

Si el circuito es Simétrico, o sea, C1 = C2 = C

RCT 38.1

RC R

C1

RCR

C2 Vout2Vout1

T1 T2

VCC

VBB

VB1 VB2

20

GENERADOR DE ONDA CUADRADA O RECTANGULAR

Conversor de frecuencia – voltaje (VCO)

Calcular f=1/T Dibujar en secuencia de fase VOUT1 , VOUT2 , VB1 y VB2

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11

21

VC

2

6

C

5 1

8

555

4

VCC

3

VO

7

RA

RB

Vcontrol

Al variar el Voltajede Control, cambiará

la Frecuencia

¿porqué?

VCO, OSCILADOR CONTROLADO POR VOLTAJE


• Astable con Amp-Op :

22

Osc. Senoidal Comparador

VRef

Vout

VRef

Comparador Integrador

Vout

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12

Astable con Amp-Op :

+

-

-V

+V

Rf

C

R1

R2

+

-

I+ carga a Chasta VUT

VUT

- VC +

Vo = +Vsat

I+

(a) Cuando Vo = +Vsat, VC se carga al valor VUT

23

Oscilador de Relajación


+

-

-V

+V

Rf

R1

R2

+

-

I-

I- carga a C desde VUT

hasta VLT

+ VC -

VLT

Vo = -Vsat

- VC +

Voltaje inicial = VUT

(b) Cuando Vo = -Vsat, VC se carga al valor VLT

C

24

Multivibrador astable (R1 = 100k, R2 = 86k).


12-06-2012

13

0

T = 2RC = 1/f

t1 = RfC t2 = RfC

(c) Formas de onda

Vo

Vf = + Vsat

Vf = - Vsat

VC

VLT

VUT

t

VO=+VSAT

V0 = -Vsat

CRT f2

12 86.0 RR

CRTf

f2

11

25

Cuando:

Ecuación Particular


Astable con Amp-Op:

21

2

211

1ln2

RR

Rsiendo

CRttT f

26

CR

t

CfeVV

1

1

CR

t

CfeVV

2

1

1

2ln2

1

221

R

RCRttT f

Oscilador de Relajación

Demostrar que si

Y si t1 = t2

(Ecuación General)


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14

VC

2

6

C

5 1

8

555

4

VCC

3

VO

7

RA

RB

E

27

CON LM555

E

VO

OSCILADOR CONTROLADO POR VOLTAJE (vco)


• Astable con CD4047

28

2

3

1

144 5 6

7 9 128

13

10

11

CD4047

VDD

R

C

OSC

OUT

Q

_

Q

1

7

R-C común______Astable

Astable

- Trigger

VSS (GND)

R

C

CD4047

8

14

Osc. out

Retrigger_Q

Q

Ext. RESET

+ Trigger

VDD

Configuración

Astable con CI CD4047


../apuntes/03 Astable con CI CD4047.pdf

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15

Astable con CD4047 :

Q

29

TA = Período de la señal o (complemento)

TA osc = Período de la señal del Oscilador Interno

RCTA 4.4

RCT oscA 2.2

TA osc

TA

OSCOUT

Q

_Q oscAA TT 2

Q


INTEGRADORES ACTIVOS LINEALES

30

741

+

-

-15V

+15VRi = 10k

Ei = -1V

C = 0.1F

Vo ramp

- +

741

+

-

-15V

+15VRi = 10k

C = 0.1F

Vo ramp

Ei = +1V

+ -

12-06-2012

16

GENERADOR DE DIENTE DE SIERRA (SAWTOOTH GENERATOR)

741

+

-

-15V

+15V

301

-15V

+15VRi = 10k

RB = 10k D

Ei = -1V

C = 0.1F

5k

0-10kD

10k

QD = 2N3904 ó 2N2222

Vo ramp

Vo comp

Vref = 10V

QD

Q1

(a) Circuito generador de onda diente de sierra

100

-

+

- +

31

La frecuencia de oscilación de este circuito es de

100 Hz.

741

+

-

-15V

+15V

301

-15V

+15VRi = 10k

RB = 10k D

Ei = -1V

C = 0.1F

5k

0-10kD

10k

QD = 2N3904 ó 2N2222

Vo ramp

Vo comp

Vref = 10V

QD

Q1


100

-

+

fte.de cte. constante

32


100 Hz.


12-06-2012

17

741

+

-

-15V

+15V

301

-15V

+15VRi = 10k

RB = 10k D

Ei = -1V

C = 0.1F

5k

0-10kD

10k

QD = 2N3904 ó 2N2222

Vo comp

Vref = 10V

QD

Q1


100

-

+


Integrador Lineal

Vo ramp

33


100 Hz.


741

+

-

-15V

+15V

301

-15V

+15VRi = 10k

RB = 10k D

Ei = -1V

C = 0.1F

5k

0-10kD

10k

QD = 2N3904 ó 2N2222

Vo comp

Vref = 10V

QD

Q1


100

-

+


Integrador Lineal

Switch

Vo ramp

34


100 Hz.


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18

741

+

-

-15V

+15V

301

-15V

+15VRi = 10k

RB = 10k D

Ei = -1V

C = 0.1F

5k

0-10kD

10k

QD = 2N3904 ó 2N2222

Vo comp

Vref = 10V

QD

Q1


100

-

+


Comparador

Integrador Lineal

Switch

Vo ramp

35


100 Hz.


741

+

-

-15V

+15V

301

-15V

+15VRi = 10k

RB = 10k D

Ei = -1V

C = 0.1F

5k

0-10kD

10k

Vo comp

Vref = 10V

QD

Q1


100

-

+


Comparador

Cambia el voltaje de referencia

Integrador Lineal

QD = 2N3904 ó 2N2222

Switch

Vo ramp

36


100 Hz.


12-06-2012

19

741

+

-

-15V

+15V

301

-15V

+15VRi = 10k

RB = 10k D

Ei = -1V

C = 0.1F

5k

0-10kD

10k

Vo comp

Vref = 10V

QD

Q1


100

-

+


Comparador

Cambia el voltaje de referencia

Integrador Lineal

Switch

QD = 2N3904 ó 2N2222

unidireccional

Vo ramp

37


100 Hz.


10

0

-5

-10

15

-15

5

t (ms)

Vo comp

Vo comp y Vo ramp (V)

10 20

Vo ramp

Vo compVref

(b) Salida de onda diente de sierraVo ramp y salida del comparador

t (ms)

5

0

Vo ramp (V)La rampa se eleva hasta alcanzarel voltaje pico definido por Vref

La tasa de la subida está definida por:Ei /RiC = Vo ramp/t

105

Vref = 10

ref

i

i

oV

E

CRf

1

38

Demostrar que:


12-06-2012

20

Velocidad de Barrido:

ref

i

i

i

iref

i

i

i

i

i

i

i

i

V

E

CRf

fCR

EV

fCR

ET

CR

EV

tCR

EV

R

EI

tC

IV

1

1

comparador el conmuta que al valor el es que dado Vref valor el tomaV

1

cortomuyesdescarga detiempoelquedadoTvaloreltomatpero

pero

39


GENERADOR BIPOLAR DE ONDA TRIANGULAR p.156

741

+

-

-15V

+15V

-15V

+15V

C = 0.05F

Ri = 14k

301

pR = 28k

VB

VA

R = 10k

(a) El circuito integrador 741 y el circuito comparador 301

se conectan para construir un generador de onda triangular

+

-

40

El circuito generador de onda triangular bipolar en (a) produce las señales de un oscilador de onda cuadrada y triangular que se muestran en (b). La frecuencia de este

generador es de 1kHz.

12-06-2012

21

15

+Vsat

-Vsat

10

5

0

-5

-10

-15

VUT

VLT

t (ms)1 2 3

VA y VB (V)

(b) Formas de onda

VA en funciónde t

VB en función de t

CR

pf

i

o4

41

Demostrar que:

GENERADOR BIPOLAR DE ONDA TRIANGULAR

GENERADOR UNIPOLAR DE ONDA TRIANGULAR p.159

741

+

-

-15V

+15V

-15V

+15V

C = 0.05F

Ri = 14k

301

VB

VA

R = 10k

pR = 28k D

(a) Generador de onda triangular unipolar

+

-

42

El diodo D convierte el generador de onda triangular bipolar en

un generador de onda triangular unipolar. Este es un generador

basico, la frecuencia de oscilación es de 1kHz.

12-06-2012

22

15

+Vsat

-Vsat

10

5

0

-5

-10

-15

VUT

t (ms)1 2 3

VA y VB (V)

VA en funciónde t

VB en función de t

(b) Formas de onda

CR

pf

i

o2

43

Demostrar que:

GENERADOR UNIPOLAR DE ONDA TRIANGULAR

44

E Diac Vd

IdR1

470W

Diac

R2

VoVi

4.7 KW

Vi

Rp

C VoRL

R2

100W

4,7 KW

0,1 F

A

250 K

A.- El DIAC

Figura 1 Circuito de prueba del DIAC. Figura 2 DIAC en tensión alterna.

Figura 3 Circuito con DIAC

12-06-2012

23

45

El DIAC

46

12-06-2012

24

47

R1

1

2

5

4

4N26

sw

12V

+5V

R2

Vo1 K

5,6 K

B.- Los Optoacopladores. El optotransitor 4N26.

Figura 4.- El optotransistor 4N26.

R1

1

2 4

sw

12V

+5V

R2

Vo

6

MOC3021vi1 K

5,6 K

Figura 5.- El optotriac MOC3021.

4.- Investigación

4.1.- Indique principal diferencia del MOC3021 y el MOC3041.

4.2.- ¿Cómo se manifiesta esta diferencia en un circuito de control y que ventajas tiene?.

48

+

-

-

+-

+-

+

+VCOMPARADOR

COMPARADOR

V+

V+

V -

V -

V+

V -

INTEGRADOR

V1

VO

V3

V2

CONTROL DE ÁNGULO DE DISPARO DE 180O

12-06-2012

25

49

CONTROL DE 180°

PULSO ANCHO

10 mseg

VREF1

VREF2

t

t

t

V1

V3

VO

VO

180°

0

0

t

LADO FIJO LADO FIJO

LADO FIJO

50

CONTROL DE 180°

12-06-2012

26

51

EL SCR.

52

EL SCR.

12-06-2012

27

53

EL SCR.

54

EL TRIAC.

12-06-2012

28

55

Curvas del TRIAC.

56

SCR5 V

SW

Vscr

100

Figura 1 Circuito de prueba del SCR.

A.- El SCR

Vo

220V/75W

VscrER900

TYN610

1N4007

250 K

0,22 F

39 K

Vi= 220 Vac

Figura 2 El SCR en Control de Media Onda.

39 K

0,1 F 1N4007

ER900

TYN610

Vscr

Vi= 220 Vac

Vo

AC

AC

Puente deDiodos

250 K

220V/75W

Figura 3 El SCR en Control de Onda Completa.

Tarea:

Dibujar en secuencia de fase las

formas de ondas en Vi VL y VSCR

(fig’s 2 y3)

EL SCR.

12-06-2012

29

57

B.- El Triac

5 V

SW

TRIAC Vtriac

100

Figura 4 Circuito de prueba del TRIAC.

Vi= 220 Vac

39 K

0,1 F

ER900250 K

220V/75WVL

Vtriac

Figura 5 El TRIAC en tensión alterna.

Control de Tensión con TRIAC ( Onda Completa)..

http://www.monografias.com/trabajos14/triac/triac.shtml

Tarea:

Dibujar en secuencia de fase las

formas de ondas en Vi VL y VTRIAC

(fig 5)

Tarea

• Dibujar un circuito de control de potencia con SCR y puente de diodos en corriente alterna y corriente continua.

• Dibuje las formas de ondas en ambos casos en secuencia de fase, indicando la tensión de alimentación, la tensión de disparo, la tensión en el SCR y la tensión en la carga

58

http://www.monografias.com/trabajos14/triac/triac.shtml

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