Inversores

Índice general
1. Características de los inversores CMOS. 2. Amplificadores y Comparadores. 3. Filtros. 3.1. Integradores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2. Resonador. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3. Filtro Biquad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Osciladores. 4.1. Osciladores de relajación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2. Oscilador de onda triangular. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3. Osciladores sinusoidales y de alta frecuencia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 4.3.1. Oscilador de puente de Wien. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3.2. Osciladores de Alta frecuencia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5. Convertidores A/D. 5.1. Convertidor A/D Flash para video. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2. Convertidor A/Dbasado en PWM para audio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3. Convertidor A/D Sigma-Delta. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4 6 6 6 7 9 9 10 11 11 11 13 13 15 15

1

Capítulo 1

Características de los inversores CMOS.
Los inversores CMOS a los que nos referiremos en este texto tienen un esquema como elsiguiente
Circuito de Protección

Vdd

Vin

Vout

Vss

El inversor propiamente dicho está formado por dos transistores MOSFET: uno de canal N y otro de canal P. Ambos transistores tienen unas características eléctricas similares en valor absoluto, aunque de signo contrario, y por ello se denominan complementarios. Este caracteríca es precisamene la que da el nombre a toda la tecnología CMOS.Aparte del inversor tambien tenemos un circuito de protección en la entrada formado por una resistencia y dos diodos. La resistencia suele ser de unos cientos de ohmios, y los diodos sólo entran en conducción cuando la tensión de la entrada supera la de la alimentación (Vdd) o está por debajo de tierra (Vss). Este circuito protege el óxido de puerta de los transistores de descargas de electricidadestática. Para nuestros propósitos hay dos circuitos integrados que contienen inversores CMOS. Estos son: 4069U, 14069U, 74CU04 74HCU04 Los primeros son de una tecnlogía vieja y lenta, pero pueden funcionar con un gran rango de tensiones de alimentación (3 a 15 V). Alimentados con 5 V dificilmente superan frecuencias de operación de 5 MHz. En cambio, los integrados de la serie HC se diseñaron comosustitutos de los C.I. TTL, su máxima tensión de funcionamiento es de 5 V y pueden operar hasta frecuencias en torno a los 30MHz. A continuación analizaremos las características eléctricas de estos inversores. En la figura 1.1(a) se muestra la función de transferencia de un 74HCU04 junto con la gráfica del consumo de corriente en función de la tensión de entrada. En esta figura podemos diferenciartres regiones de funcionamiento diferentes: 1. Para tensiones de entrada muy bajas o muy altas la tensión de salida es constante y el consumo de corriente es prácticamente nulo. Esta es la región de operación adecuada para aplicaciones digitales del inversor. 2. Para tensiones de entrada muy próximas a la mitad de la tensión de alimentación la tensión de salida cambia muy bruscamente y el consumo decorriente es máximo. La tensión de salida varía de forma aproximadamente lineal con la señal de entrada. Esta es la región adecuada para aplicaciones analógicas. 2

(a)
6 5 Vo Ivdd 12 2 10

(b)
5V 3V

Consumo de corriente (mA)

Voltaje de salida (V)

3 2 1 0

6 4 2

Vout - Vdd/2 (V)

4

8

1

0

-1

-2 0 1 2 3 Voltaje de Entrada (V) 4 5 0 -2 -1 0 Vin - Vdd/2 (V) 1 2...