Comparadores con op amps

ITESM - Cuernavaca

Practica 4 Comparadores
Laboratorio de Diseño Electrónico
Luis Daniel Domínguez A00379722 Iván Rebollo A01125604 Carlos Rafael Ramírez A01125625

Introducción

En esta práctica realizamos 5 circuitos que nos ayudaron a comprender mejor el funcionamientode los comparadores. Antes de realizar la práctica tuvimos que investigar acerca de los diferentes tipos de comparadores que son analógicos y digitales. Los comparadores digitales los estudiamos en el laboratorio de automatismos y se basan en lógica digital. En esta práctica de diseño electrónico manejaremos los comparadores analógicos. El funcionamiento de un comparador analógico es en base a unOp-amp y su principal función es la de comparar dos voltajes de entrada y dar una salida en base a esta comparación. Existen 4 principales tipos de comparadores: Detector de cruce por cero, básico, histéresis y de ventana. Estos comparadores serán implementados en la práctica.
Desarrollo
Ya que tenemos todos los cálculos y simulaciones de los circuitos el siguiente paso es implementarlos. Cadauno de los circuitos de los puntos 1,2 y 3 se alimentó con una señal senoidal a una frecuencia de 500 Hz, una amplitud de 15V pico-pico. Con ayuda del osciloscopio obtuvimos la función de transferencia de los circuitos y las comparamos con la que simulamos.
Como en esta práctica utilizamos diversos valores de voltaje para compararlos, pero para que sea un circuito eficaz lo mejor es que solo setenga una sola fuente que energice a todo el circuito. Por lo tanto para esta práctica utilizamos divisores de voltaje con resistencias, los cuales la formula es la siguiente:
Vo=ViR2R1+R2
PASO 1
En el primer paso diseñamos comparadores simples sin histéresis, esto quiere decir que su función de transferencia es solo una línea. Los siguientes 3 circuitos se les alimento con 12V.
a) Cuando elvoltaje de entrada sea mayor a 6 Volts. La salida Vo tiene que irse a VCC.

En la imagen anterior podemos observar que se utilizaron 2 resistencias de 10K para obtener el voltaje de 6V. En la grafica de la izquierda se precia como el Op-amp se satura a +VCC cuando el voltaje de entrada es mayor a 6V y es –VCC cuando es menor que 6V.
b) Cuando el voltaje de entrada sea mayor a 8 Volts.La salida Vo tiene que irse a –VCC

Podemos observar que este circuito es muy parecido al anterior solo que al cambiar las resistencias a R1=5K R2=10K. Con esto se obtiene el voltaje de 8V que se necesita.

c) Detector de cruce por cero

Para hacer el detector de cruce por cero solo se necesita conectar la referencia a cero. Para esto conectamos la entrada inversora del Op-amp a tierra.Paso 2
Se implemento un comparador con histéresis que tiene una función de transferencia la cual en ascendente se encuentra en –VCC hasta que Vi llega a 7V en ese punto cambia a +VCC, en descendente el comparador cambiara de +VCC a –VCC hasta que se llegue a -7V. Este circuito pedía que el centro de la histéresis se encontrara en cero, para lograr esto tomamos del voltaje de referencia comocero. Este circuito se alimento con 15V y para obtener el umbral requerido se utilizó la siguiente fórmula:
Vumbral=VCCR1R2+ Vref
Los valores de resistencias utilizados fueron R1= 1K ohm y R2=2.2K ohm. En la imagen de la izquierda se puede observar el circuito en el protoboard y en la de la derecha se puede observar la función de transferencia obtenida en el osciloscopio.

Circuito pasó 2 enprotoboard. Comparador con histéresis +-7V
Paso 3
En este paso implementamos un comparador de ventana. Este comparador tiene un voltaje de referencia inferior de 4V y un voltaje de referencia superior de 10V. Este circuito se alimento con 15V. Para obtener el valor de la referencia inferior se utilizó R1=5.6K ohm y R2=2K ohm. Para obtener el valor de la referencia superior utilizamos R1=1.5K...