Lazo de histeresis y comparadores

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Laboratorio de Electrónica B |
Reporte de la práctica #4: |
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LAZO DE HISTÉRESIS Y COMPARADORES |
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Alumno:Henry Sánchez Paredes Profesor:Ing. Gomer RubioParalelo 8Fecha de presentación: 29 –Noviembre – 2010 |
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Objetivos
* Demostrar la operación del amplificador operacional usado como comparador de ventana. Además, familiarizarnos con sus posibles aplicaciones.

*Comprobar gráficamente en el osciloscopio el lazo de histéresis al graficar Vo vs Vi.

Fundamentación Teórica
COMPARADORES DE TENSIÓN

Los comparadores son circuitos no lineales que, como su nombre indica, sirven para comparar dos señales (una de las cuales generalmente es una tensión de referencia) y determinar cuál de ellas es mayor o menor. La tensión de salida tiene dos estados (binaria)y se comporta como un convertidor analógico-digital de 1 bit. Su utilización en las aplicaciones de generación de señal, detección, modulación de señal, etc., es muy importante y constituye un bloque analógico básico en muchos circuitos.

La función del comparador es comparar dos tensiones obteniéndose como resultado una tensión alta (VOH) o baja (VOL). En la figura a) se presenta el símbolopara representar comparadores que es el mismo que el utilizado para amplificadores operacionales. La operación de un comparador, representado en la VTC de la figura b), se puede expresar como:

Vo = VOL si Vp < Vn
Vo = VOH si Vp > Vn

En el caso de que la tensión Vn esté fijada a 0, entonces la tensión de salida Vo=VOL o Vo=VOH en función de si Vp<0 o Vp>0, respectivamente. Elcomparador acepta señales analógicas a la entrada y proporciona señales binarias a la salida. Este elemento constituye un nexo entre el mundo analógico y digital.

Los OPAMPs pueden actuar como comparadores cuando la ganancia diferencial en lazo abierto sea alta (mayor a 10.000) y la velocidad no sea un factor crítico. Como ejemplo, el uA741 se comporta como un elemento de entrada lineal si latensión de entrada en modo diferencial está comprendida entre los valores –65μV<Vd<+65μV. Fuera de ese rango la etapa de salida del amplificador entra en saturación y puede comportarse como comparador.

En la figura a) se muestra una aplicación sencilla del uA741 como comparador. El amplificador carece de realimentación y la VTC de la figura b) indica que siempre que Vi > VT, entonces lasalida es baja; y viceversa, si Vi<VT la salida es alta. Los límites alto y bajo de Vo son establecidos por las tensiones de alimentación; en este caso ±15V. La figura c) muestra un ejemplo del comportamiento de este circuito ante una entrada Vi analógica.

Aunque los OPAMPs funcionalmente pueden actuar como comparadores, sus limitaciones hacen que sean inservibles para muchas aplicaciones.Tienen una limitación en frecuencia importante, un slew-rate bajo y unos retrasos tan elevados que únicamente son válidos a frecuencias bajas o intermedias. Además, los OPAMPs están pensados para actuar como amplificadores e incluyen técnicas de compensación en frecuencia no necesarias cuando operan como comparadores. A veces es necesario añadir una circuitería adicional cuando los niveles de tensióntienen que ser compatibles con TTL, ECL o CMOS. Por estas limitaciones, se han desarrollado comparadores monolíticos especialmente concebidos para aplicaciones de comparación.

COMPARADOR DE VENTANA

El comparador de ventana, también llamado detector de ventana, permite determinar si una tensión de entrada está comprendida dentro de un rango de tensiones. El circuito puede ser construidofácilmente mediante dos comparadores y dos tensiones de referencia que definen el límite superior (VH) e inferior (VL).

En el circuito de la figura se presenta un comparador de ventana basado en el uA741 y su VTC. Si se verifica que VL<Vi<VH entonces la salida es alta (VOH=VCC); en el resto de los valores la salida es baja (VOL≈ 0V).

COMPARADOR CON HISTÉRESIS

La realimentación...
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