Osciladores Y Filtros Con Amplificadores Operacionales

OSCILADORES Y FILTROS CON AMPLIFICADORES OPERACIONALES

DESARROLLO DEL PREINFORME

* GENERADOR DE PWM

Inicialmente para el desarrollo de esta práctica se utilizó un circuito que autogenerará una señal de onda que permitiera variar su ciclo de trabajo, por tal motivo se tomó la decisión de utilizar un circuito generador de Onda Triangular el cual se compone de un circuito Integrador y uncircuito comparador tipo disparador Schmitt no Inversor, los cuales se encargan, el primero de generar una forma de onda triangular bipolar como resultado de integrar la señal cuadrada saliente del disparador de Schmitt, así de este modo la señal del integrador queda generándose permanentemente, como se requiere que esta señal tenga una frecuencia de 1kHz, los valores picos de la onda triangularse calculan a partir de la relación que existe entre las resistencias R1, R2, R13 y los voltajes de saturación de la figura 1. Todos ellos se calculan de la siguiente manera:

VUT=--Vsatp
VLT=-+Vsatp
Dónde:
p=R2+R13R1=2.8kΩ1kΩ=2.8

p=2.8

Por tanto:

VUT=--Vsatp=--10.612.8=3.789 V
VLT=-+Vsatp=-10.612.8=-4.0285 V

(El valor de -Vsat se calculó experimentalmente en el desarrollo de laprimera práctica)

Luego podemos buscar un valor de Ri, escogiendo un valor comercial de capacitancia para obtener nuestra frecuencia f=1 kHz. Por medio de la siguiente ecuación:

f=p4.Ri.C

Donde f=1 kHz, p=2.8 y C=100 nf

Ri=p4.f.C=2.84.1000. 100x10-9=7 kΩ

Con lo cual logramos que nuestro circuito autogenere una señal triangular periódica de periodo de 1 kHz.
.
Para la segundoetapa, se implementó un circuito que sirviera para introducir una señal de DC a la onda triangular, para esto se decidió implementar un amplificador operacional en configuración de RESTADOR (para esta etapa se hizo que R8=R9=R10=R11=1k) con el fin de que a la salida se restara un voltaje DC de -3.75 V, lo que permitiría subir la señal triangular que sale del circuito integrador y de esta formaposibilitar que esta señal triangular se volviera unipolar.
Para la siguiente etapa, se realizó un circuito comparador de voltaje, al cual le podemos variar el voltaje de comparación y de esta forma poder determinar el ciclo de trabajo de la señal de salida. Es así como se decidió implementar un divisor de tensión que permitiera variar este ciclo desde el 10 % hasta el 90%, este se calculó de lasiguiente forma:

Para el 10% del ciclo de trabajo como la señal de salida (AMARILLA), tiene una amplitud de 7.42 V, se calculó el 90% de esta amplitud y se colocó a la entrada inversora, en la cual el amplificador operacional solo se satura positivamente para voltajes de la señal de salida (amarilla) superiores a 6.678 V, para el ciclo de trabajo del 90% se calculó el 10% de la amplitud de la señalde salida el cual es 0.742 V. Con estos valores se realizaron los cálculos para determinar el valor de las resistencias R20, R15 y R18. De la siguiente forma:

Para V=0.742 V, tal que:

V=VfRBRA+RB=Vf(R15+R18)R20+(R15+R18)

Como Vf=12 V, entonces:

V(RA+RB)=VfRB
0,742(RA+RB)=12,000RB
0,742RA=12,000RB-0,742RB
0,742RA=11,255RB

RARB=11,25480,742=15,168

Escogiendo RB=1 kΩ, encontramosque:

RA=15,168 kΩ

De igual forma cuando V=6,678 V y Vf=12 V, tenemos:

V(RA+RB)=VfRB
6,678 RA=12RB-6,678 RB
6,678 RA=5,322RB

RARB=5,3226,678=0,797

Como del punto anterior tenemos que RA=15,168 kΩ, encontramos el respectivo valor de RB=19,038 kΩ, por tal motivo decidimos utilizar RB=(R15+R18), donde R15=1 kΩ y R18 es una resistencia variable (Trimmer) que varía su valor desde0<R18<18,038 kΩ, permitiéndonos de esta forma variar el ciclo de trabajo desde el 10% hasta el 90%.

Para la cuarta etapa, se utilizó un diodo de propósito general con el objetivo de solo dejar pasar las señales de amplitud positiva, aunque estas anteriormente se debieron eliminar cuando se implementó el circuito RESTADOR que le aumenta el nivel de DC a la onda triangular, después de esto se...