Comparadores

CIRCUITOS COMPARADORES CON AMPLIFICADOR OPERACIONAL.

OBJETIVOS.     Implementar el comparador básico, detector de cruce por cero y comparador de ventana con un amplificador operacional. Simular cada circuito para observar su función de transferencia. Comparar los resultados de la práctica con los obtenidos en el proceso de simulación. Observar la respuesta en magnitud y fase de loscircuitos al aumentar la frecuencia.

MARCO TEÓRICO. Comportamiento de un amplificador operacional en lazo abierto. Si no existe realimentación entre salida y entrada del A.O., la salida de de este será la resta de sus dos entradas multiplicada por un factor. Este factor suele ser del orden de 100.000. Por lo tanto si la diferencia entre las dos tensiones es de 1V la salida debería ser 100.000V.Debido a la limitación que supone no poder entregar más tensión de la que hay en la alimentación, el A. O. estará saturado (su salida será − dependiendo del caso). Ver figura 1.

Figura 1. Comparador básico con amplificador operacional. Un comparador es un circuito electrónico, ya sea analógico o digital, capaz de comparar dos señales de entrada y variar la salida en función de cuál es mayor. Sellama comparador a un amplificador operacional en lazo abierto y suele usarse para comparar una tensión variable con otra tensión fija que se utiliza como referencia. Un comparador estará alimentado por dos fuentes DC ( , − ). El comparador hace que, si la tensión de entrada en el borne positivo (en el figura 2, V1) es mayor que la tensión conectada al

borne negativo (en el figura 3, V2), lasalida ( en el dibujo) será igual a . En caso contrario, la salida tendrá una tensión −.

Figura 2. Comparador No inversor. En este comparador la tensión de referencia se aplica a la entrada inversora, y la señal a detectar será aplicada a la entrada no inversora. La tensión de referencia puede ser positiva o negativa. Si la señal a detectar tiene una tensión superior a la tensión de referencia,la salida será igual a (tensión de saturación positiva), de lo contrario, la salida será igual a −(tensión de saturación negativa). Figura 3 a. Comparador Inversor. En este comparador la tensión de referencia se aplica a la entrada no inversora, y la señal a detectar será aplicada a la entrada inversora. La tensión de referencia puede ser positiva o negativa. Si la señal a detectar tiene unatensión superior a la tensión de referencia, la salida será una tensión igual a −(tensión de saturación negativa), de lo contrario, la salida será igual a (tensión de saturación positiva). Figura 3 b.

(a) Figura 3. Detector de cruce por cero.

(b)

El comparador básico puede ser utilizado para generar un detector de cruce por cero, colocando un voltaje de referencia de cero voltios ( = ),como en el circuito mostrado en la figura 4. Cuando la señal de entrada cruza el nivel de cero voltios en el ciclo negativo, la salida del circuito conmuta a (tensión de saturación positiva), por ser este un comparador inversor, mientras que cuando la señal de voltaje cruza el eje de referencia (0 voltios) en el ciclo positivo la salida del detector pasa al nivel −(tensión de saturación negativa).Figura 4. Comparador de ventana. El circuito comparador de ventana, está formado por un A.O. y dos resistencias que conforman un divisor de tensión y establecen una línea de realimentación positiva; es decir, desde la salida del circuito hacia la entrada no inversora del A.O. ver figura 5.

Debido a la ganancia elevada que poseen los A.O. en lazo abierto, la realimentación positiva hace que elcircuito pase a un estado de saturación, el cual permanecerá hasta que las condiciones cambien. En consecuencia, el análisis de este circuito consiste en determinar para qué valores del voltaje de entrada, la señal de salida conmuta del punto de saturación positiva a saturación negativa o viceversa; es decir, cuando cambia el estado de la salida.

Figura 5.

PROCEDIMIENTO. Comparador...