GENERADORES DE RAMPA DE TENSIÓN 0 (v)

10 (v)

1

CARGA DE UN CONDENSADOR Ecuación de la malla

R

t

A + E

+ B

i(t)

-

C

Vo

A: Carga B: Descarga

i E  i (t )  R   i(t )dt C0 Ecuación de Carga

VO  E (1  e



t RC

)

t

E  i (t )   e RC R 2

1

DESCARGA DE UN CONDENSADOR Ecuación de la malla

R

0

A + E

B

i(t)

-

C

i + 0  i (t )  R  C  i (t ) dt E Vo

-

Ecuación de Descarga

A: Carga B: Descarga

VO  Ee



t RC t

E  i (t )    e RC R 3

Generadores de Barrido Características Generales: V

e1 e2

V R

t1

S

t2

C VS

t

Introducción 4

2

Generadores de Barrido Características Generales: Características

Generales

e1

V Real

e2

f (t )  K (1  e t /  )

t1 t2

e1

t

V

Ideal

e2

fL(t ) 

t

A1 t1

t 5

Generadores de Barrido (e

Error de velocidad de barrido: eS 

Diferencia de pendiente al principio y al final del barrido Valor inicial de la pendiente

Error de desplazamiento:

(ed)

V VS

(v s  v ´s ) max ed  vs

VS VS'

0

tS

t 6

3

Generadores de Barrido Error de transmisión:

(et ) V

v  vs et  v´s ´ s

VS' VS

0

Relación de errores:

tS

t

ed 81es 41et 7

Generadores de Barrido Transistorizado con corriente constante: IE

Ie 

Vee  VEB Re

Re

VEE Transistorizado con corriente constante

IC

C

S

VCC

8

4

Generadores de Barrido Circuito de Barrido Miller: C

V ´

R

E

G

et(t)

VRI V  RI  R 1  R / RI

e0(t)

R´

RI R RI  R

Circuito de Barrido Miller 9

Generadores de Barrido Circuito de Barrido Bootstrap: i R

Sw

Vo (t  ) 

C

et(t)

G=1

e0(t)

Circuito Bootstrap

V ( RI A  Ro ) V  Ri (1  A)  Ro  R (1  A)  R / Ri 10

5

Generadores de Barrido Circuito de Barrido de Corriente: Vcc

Vs

t=0

Rd

iL

Ts

-R

iL

D

t iL=iLe d(t-Ts)/L

IL iL =(VCC/l)t

+ -

VB

t Vce IL*Rd Vcc

Vce(sat)

Circuito de Barrido de Corriente

11

Fuente de corriente constante con transistor +V

VZ

+ dz -

 V  dVo  Velocidad de barrido    Slew  Rate dt  Seg 

VBE +

I

+ R -

I = cte

-

RS

C

VZ  Vbe R

Vo 



I t C

Velocidad de barrido [V/seg]

+ V0 -

I = Corriente Constante C = Condensador

Investigar otras fuentes de corriente constante

12

6

Fuente de corriente constante con Amp. Op. I= E/R1= Corriente constante V= 0v dado que existe un corcircuito virtual R2 +

I = E/R1

-

-

i =0

E

+V

-

R1

V

Vi

+

-V

0

Vo

13

Velocidad de barrido Gráfico de una función rampa lineal [volts]

Velocidad de barrido [V/seg]

6 5

Vo 

4

Velocidad de barrido V=2 [v/seg]

3

I t C

2 1 [seg] 1

2

3

4

5

6

7

I = Corriente Constante C = Condensador

8

14

7

El integrador basado en un Amplificador Operacional Vo(t)= - 1/RC Vi (t) dt C=1f [volts]

+

-

1M

0 -0,2 -0,4

1

2

[seg]

3

Vi

- 1/RC = -1

+V

-

R

+

-V

Vo

-0,6 -0,8 -1

Como un ejemplo, considere un voltaje de entrada Vi = 1v, al circuito integrador de la figura. ¿Qué sucede con el gráfico si la entrada sube a 10v? 15

b) Integrador Activo C +

I = E/R

-

-

i =0

R E

A

+

+V

Salida B

•Investigar forma de onda de salida

-V

Integrador Activo 16

8

17

GENERADOR DE DIENTE DE SIERRA (SAWTOOTH GENERATOR) QD = 2N3904 ó 2N2222

RB = 10k

QD

-15V + 301 +15V

C = 0.1F

Ri = 10k

Ei = -1V

+

+15V 741 + -15V

D

Vo comp

10k

5k

Vo ramp

0-10k

D 100

Vref = 10V Q1

Pág. 161 Coughlin

(a) Circuito generador de onda diente de sierra

La frecuencia de oscilación de este circuito es de 100 Hz.

18

9

GENERADOR DE DIENTE DE SIERRA (SAWTOOTH GENERATOR) QD = 2N3904 ó 2N2222

RB = 10k

QD

C = 0.1F fte.de cte. constante

Ri = 10k

Ei = -1V

+15V 741 + -15V

D -15V + 301 +15V

Vo comp

10k

5k D

0-10k

Vo ramp

100

Vref = 10V Q1

(a) Circuito generador de onda diente de sierra

La frecuencia de oscilación de este circuito es de

100 Hz.

19

GENERADOR DE DIENTE DE SIERRA (SAWTOOTH GENERATOR) QD = 2N3904 ó 2N2222 Integrador Lineal

RB = 10k

QD

C = 0.1F

Ri = 10k

Ei = -1V

fte.de cte. constante

+15V 741 + -15V

D -15V + 301 +15V

Vo comp

10k

5k

0-10k

Vo ramp

D 100

Vref = 10V Q1

(a) Circuito generador de onda diente de sierra

La frecuencia de oscilación de este circuito es de 100 Hz.

20

10

GENERADOR DE DIENTE DE SIERRA (SAWTOOTH GENERATOR) Switch

QD = 2N3904 ó 2N2222

RB = 10k 

QD Integrador Lineal

-15V + 301 +15V

C = 0.1 F

fte.de cte. constante

Ri = 10k 

Ei = -1V

D

+15V 741 + -15V

Vo comp

10k

5k D

0-10k

100

Vref = 10V

Vo ramp

Q1

(a) Circuito generador de onda diente de sierra

La frecuencia de oscilación de este circuito es de

100 Hz.

21

GENERADOR DE DIENTE DE SIERRA (SAWTOOTH GENERATOR) Switch

QD = 2N3904 ó 2N2222

RB = 10k 

QD Integrador Lineal

C = 0.1 F

fte.de cte. constante

Ri = 10k 

Ei = -1V

+15V 741 + -15V

Vo ramp

D -15V + 301 +15V

Comparador

Vo comp

10k

5k

0-10k

D 100

Vref = 10V Q1

(a) Circuito generador de onda diente de sierra

La frecuencia de oscilación de este circuito es de 100 Hz.

22

11

GENERADOR DE DIENTE DE SIERRA (SAWTOOTH GENERATOR) Switch

QD = 2N3904 ó 2N2222 Integrador Lineal

RB = 10k QD

fte.de cte. constante

+15V 741 + -15V

Ei = -1V

Comparador

-15V + 301 +15V

C = 0.1F

Ri = 10k

D

Vo comp

10k

5k D

0-10k

Vo ramp

100

Vref = 10V Q1 Cambia el voltaje de referencia

(a) Circuito generador de onda diente de sierra

La frecuencia de oscilación de este circuito es de

100 Hz.

23

GENERADOR DE DIENTE DE SIERRA (SAWTOOTH GENERATOR) unidireccional

Switch

QD = 2N3904 ó 2N2222 Integrador Lineal

RB = 10k QD

-15V + 301 +15V

C = 0.1F

fte.de cte. constante

Ri = 10k

Ei = -1V

D

+15V 741 + -15V

Comparador

Vo comp

10k

5k

0-10k Vo ramp

D 100

Vref = 10V Q1

(a) Circuito generador de onda diente de sierra

Cambia el voltaje de referencia

La frecuencia de oscilación de este circuito es de 100 Hz.

24

12

GENERADOR DE DIENTE DE SIERRA (SAWTOOTH GENERATOR) Vo comp y Vo ramp (V) 15

Vref

Vo comp

Vo ramp (V)

10

Vref = 10

5

5

0

10

-5 -10

La rampa se eleva hasta alcanzar el voltaje pico definido por Vref

20

t (ms)

Vo ramp

Vo comp

0

5

10

t (ms)

La tasa de la subida está definida por: Ei /RiC = Vo ramp/t

DEMOSTRAR

-15 (b) Salida de onda diente de sierra Vo ramp y salida del comparador

 1  Ei  f o    Ri  C  Vref 25

GENERADOR DE DIENTE DE SIERRA (SAWTOOTH GENERATOR)

Velocidad de Barrido: V 

I t C Ei Ri

pero

I

V 

Ei t Ri  C

V 

pero t toma el valor T dado que el tiempo de descarga es muy corto

Ei Ei 1 T  Ri  C Ri  C f

V toma el valor Vref dado que es el valor al que conmuta el comparador Ei 1 Vref   Ri  C f 

 1  Ei   f    Ri  C  Vref 26

13

GENERADOR DE DIENTE DE SIERRA (SAWTOOTH GENERATOR)

VC VO VC VO

R1 puede ser un diodo zener

T

27

GENERADOR BIPOLAR DE ONDA TRIANGULAR C = 0.05F pR = 28k Ri = 14k

+15V 741 + -15V

R = 10k

VA

+15V + 301 -15V VB

(a) El circuito integrador 741 y el circuito comparador 301 se conectan para construir un generador de onda triangular

El circuito generador de onda triangular bipolar en (a) produce las señales de un oscilador de onda cuadrada y triangular que se muestran en (b). La frecuencia de este generador es de 1kHz. 28

14

GENERADOR BIPOLAR DE ONDA TRIANGULAR VA y VB (V) 15

Demostrar que:

VB en función de t

+Vsat 10 5 0

VA en función de t

1

2

3

-5

fo 

VUT

p 4 Ri C

t (ms) VLT

-10 -Vsat -15 (b) Formas de onda 29

GENERADOR UNIPOLAR DE ONDA TRIANGULAR C = 0.05F pR = 28k Ri = 14k

+15V 741 + -15V

R = 10k

VA

D

+15V + 301 -15V VB

(a) Generador de onda triangular unipolar

El diodo D convierte el generador de onda triangular bipolar en un generador de onda triangular unipolar. Este es un generador básico, la frecuencia de oscilación es de 1kHz. 30

15

GENERADOR UNIPOLAR DE ONDA TRIANGULAR VA y VB (V) 15

Demostrar que: VB en función de t

+Vsat

fo 

10 VA en función de t

5 0

1

2

3

VUT

p 2 Ri C

t (ms)

-5 -10 -Vsat

Generador Triangular

-15 (b) Formas de onda

31

Generador Triangular >=10R C +Vp R

+Vcc

0

0 A.O -Vp

Vout -Vcc

Demostrar que:

Vout( pp) 

T V VP  P 2RC 2RCf

Generador Triangular

32

16

Generador Triangular C Circuito Generador de Precisión: R

Ri

+Vcc

+Vcc

R

AD630

TL081

+ VoT -Vcc

-Vcc

Vos

+ Vref

-

VoT y Vos (V)

Vref

TAREA: DETERMINE LA FRECUENCIA f

t (ms)

Generador Triangular

VoT

33

Generador Triangular Gen. con 555

Generador con CI 555: D1 1N914

R1 2,2 K

+12 V

Q1 2N3638

Vo

I1

8

4

-

+

1N746 3.3V

I2

-

C

+

4,7 K 3

555

1

2

6

4,7 K

Q2 2N3646

4,7 K 4,7 K Vo1 R2 < R1

Q3 2N3646

Vo2 R2 = R1

1N746 3,3 V

R2

D2 1N914

Vo3 R2 > R1

34

17

GENERADOR ESCALERA (STAIRCASE GENERATOR) VCC = 15V 10k R1

10k

10nF 7

8

5

2

5 5 5

3 out

R2 D

D

61

10k

V1

4

D

6.8k

2. DIBUJE LAS FORMAS DE ONDA A LA SALIDA DE CADA BLOQUE

1F

VCC

10k

Ra

Vo

T1

Rb

10k

8.2k

R

0.1F

Vo +

TAREA: 1. ENMARQUE LOS BLOQUES QUE COMPONEN ESTE CIRCUITO Y PONGALE NOMBRE

T2

Ascendente

D 0.1F

8.2k

D

V3

V2

+

Ascendente-Descendente

6.8k 15k 15k

35

GENERADOR ESCALERA (STAIRCASE GENERATOR) Formas de onda Generador Escalera

A medida que t1 disminuye, se tiende a la escalera "ideal"

t Generador de Pulsos

t t1 t1

t2 t2

36

18

GENERADOR ESCALERA (STAIRCASE GENERATOR) Formas de onda

Generador escalera

A medida que t1 disminuye, se tiende a la escalera "ideal"

t

Generador de Pulsos

t t2

37

t1

GENERADOR ESCALERA (STAIRCASE GENERATOR) Formas de onda

1111 1110 1101 1100 1011 1010 1001 1000 0111 0110 0101 0100 0011 0010 0001 0000

5V

10V

Voltaje de entrada analógica Vi (V)

15V

38

19

GENERADOR ESCALERA (STAIRCASE GENERATOR) VCC = 15V

ASTABLE A

INTEGRADOR 10k

R1 8

7 R2 D

D

2 61

5

5 5 5

10k

3 out 4

D

10k

6.8k

1F

VCC

10k

Ra

Vo

T1

Rb

Vo +

V1 8.2k

R

0.1F

ASTABLE B

10k

10nF

T2

D 0.1F

8.2k

D

V3

V2

+

6.8k

Switch

15k 15k

39

GENERADOR ESCALERA (STAIRCASE GENERATOR) +15V CLOCK RESET

R1 4.7k

-15V 1 3 LF398 4 5 47k 6

Q1 = 2N2222 R2

Vo D3 LM113 1.2V

8 CLOCK INPUT

C1 0.01F

R3 4.7k

11k

D 1N914

C2 300pF

R4 8.2k

+15V -15V 4

5

6

R5

P1 50k Rango de voltaje del escalón

DIBUJAR EL DIAGRAMAS DE BLOQUES Y LAS FORMAS DE ONDA EN CADA BLOQUE

1 3

LF398

8

7 C3 0.01F

TAREA:

R7 12k R8 3k

R6 4.7k D2 1N914

C4 300pF

40

20

GENERADOR ESCALERA (STAIRCASE GENERATOR)

41

http://www.next.gr/inside-circuits/simple-staircase-generator-l10865.html http://www.tradeofic.com/Circuit/12903-Staircase_generator.html 42

21

43

TAREA 1. CONSTRUIR UN GENERADOR DE ESCALERA, TENIENDO COMO BASE UN CONVERSOR DIGITAL ANÁLOGO Y UN CONTADOR BINARIO

44

22

2. a) Diseñar un circuito, con amplificadores operacionales que cumplan con la siguiente Función de Transferencia.

b) Modifique el circuito propuesto en el punto b), de manera que pueda desplazar la función de transferencia hacia la izquierda o hacia la derecha.

45

3) Diseñe e implemente un circuito detector de cuatro niveles ( 2,4,6 y 8 v ) CONDICIÓN: El circuito Detector de Niveles sólo deberá encender el LED correspondiente al nivel que está detectando.

46

23