Amplificadores Operacionales en LAzo Abierto (Comparadores)

8/17/2019 Amplificadores Operacionales en LAzo Abierto (Comparadores)

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Grupo: 7e2BEquipo: 01

S. E. P. D.G.E.S.T.

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE ORIZABA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA

ELÉCTRICA-ELECTRÓNICA

(ÁREA ELECTRÓNICA)

LABORATORIO DE AMPLIICADORES OPERACIONALES

REPORTE DE PRÁCTICA !"

COMPARADORES BÁSICOS

E#$IPO No.: %"

INTEGRANTES:

Co&' D*i+ Mu,o M/orro

I& T0++ 1i'

203or R4*o&o 5++6o

77777777777777777777777777777777777777777

5o. Bo. M. C. r**8o 5r Mo*3rro&&


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PRÁCTICA NO. "COMPARADORES BÁSICOS

O963io: Que el alumno analice, verifique y compare el comportamiento del amplificador operacional como comparador de voltaje.

I. D&rro++o T;rio

I.". Mro T;rio

En muchas situaciones surge la necesidad de comparar dos seales entre s!, siendo una

de ellas una referencia preesta"lecida por el diseador. #os circuitos destinados a estafunci$n se denominan comparadores. #os comparadores estudiados en esta pr%ctica est%n

construidos utili&ando amplificadores operacionales.

#a funci$n de un comparador de voltaje consiste en comparar, como lo indica su

nom"re, un voltaje de entradaV

i , aplicado a una de las entradas del '()* +inversora

o no inversora, con el voltaje de referenciaV ref aplicado a la otra entrada, y o"tener

como salida un voltajeV o de car%cter "inario que siempre est% o en un nivel alto

+V SAT +denominado saturaci$n positiva o en un nivel "ajo−V SAT +denominado

saturaci$n negativa, y que indica siV i se encuentra por de"ajo o por encima de

V ref . El nivel que adoptaV o cuando

V i est% por encima deV ref depende de

la configuraci$n del comparador y da lugar a que se les clasifique en no inversores e

inversores.

-omo se menciono, eisten "%sicamente dos tipos de comparadores, los no inversores

y los inversores. En el primer caso, la seal de entradaV i se aplica a la entrada no

inversora del amplificador operacional y la seal de referenciaV ref a su entrada

inversora. Esta configuraci$n provoca queV o este en fase con

V i , dicho de otra

forma siV i est% por encima del nivel de referencia

V o estar% en un nivel alto,

+

V SAT .

En el caso del comparador no inversor, la seal de entradaV i se aplica a la entrada

inversora del amplificador operacional y la seal de referenciaV ref a su entrada no

inversora. Esta configuraci$n provoca queV o este desfasado de

V i 1/0, dicho de


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otra forma siV i est% por encima del nivel de referencia

V o estar% en un nivel "ajo,

−V SAT .

-on respecto a la seal de referenciaV ref , su nivel puede ser igual a cero volts,

mayor a cero volts o menor a cero volts. egn el nivel de V ref , el comparador se

denomina detector de cruce por cero, detector de nivel positivo o detector de nivel

negativo, respectivamente. En la tabla 1 se proporciona una lista de los tipos "%sicos decomparadores que eisten, nom"rados en funci$n de la entrada a la cual se aplica la sealV i y el nivel en el que se u"ica

V ref .

#os circuitos comparadores diseados utili&ando ampificadores operacionales,funcionan aprovechando la elevada ganancia de voltaje de un amplificador operacional en

la&o a"ierto.


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3a"la 1. -omparadores "%sicos

e sa"e que el voltaje de salida de salida de un amplificador operacional esta dado por

la siguiente f$rmula4

−¿

+¿−V ¿

V ¿

V o= AOL¿


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5onde AOL es la ganancia en la&o a"ierto del amplificador operacional infinita para

un '()*( ideal y de 200 000 para un -6 3#0/1 y

−¿

+¿−V ¿

V ¿

¿

es la diferencia de voltaje

entre la entrada inversora+¿

V ¿

y la no inversora−¿

V ¿

.

5e"ido a que la ganancia de voltaje es muy grande cualquier diferencia de tensi$n

entre las entradas del ocasionara que se sature la salida del '()*(, o "ien a un nivel

positivo+V SAT o "ien a un nivel negativo

−V SAT .

El nivel de saturaci$n depende del signo del voltaje diferencial

−¿

+¿−V ¿

V ¿ . i este es

positivo +si el voltaje en+¿

V ¿

es mayor que el voltaje en−¿

V ¿

V o se satura al nivel

positivo. i

−¿

+¿−V ¿

V ¿ es negativo si el voltaje en

+¿

V ¿

es menor que el voltaje en

−¿

V ¿

V o se satura al nivel negativo.

(ara los circuitos de la tabla 1 se cumplen las siguientes condiciones de operaci$n4

Co'pr8or *o i*r&or o* V ref =0V :

i

−¿

+¿>V ref =V ¿

V i=V ¿ entonces

V o=+V SAT (orque

−¿

+¿−V ¿

V ¿ es positivo

i

−¿

+¿


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Co'pr8or *o i*r&or o* V ref >0V

i

−¿

+¿>V ref =V ¿

V i=V ¿ entonces

V o=+V SAT (orque

−¿

+¿−V ¿

V ¿ es positivo

i

−¿

+¿


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I.o Di&,o(ara los circuitos armados durante la pr%ctica se espera el siguiente comportamiento4

Co'pr8or *o i*r&or o* V ref =0V :

i

+¿>V ref =0V

V i=V ¿ entonces

V o=+V SAT

i

+¿V ref =6V

V i=V ¿ entonces

V o=+V SAT

i

+¿V ref =−6V

V i=V ¿ entonces

V o=+V SAT

i

+¿


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I.?. Prrpor3imulaciones de los circuitos construidos durante la pr%ctica.

Cirui3o %": -omparador inversor con V ref =0V

Cp3ur 8+ o&i+o&opio (*3r8 &*oi8+) 5TC (*3r8 &*oi8+)

Cp3ur 8+ o&i+o&opio (*3r8 3ri*@u+r) 5TC (*3r8 3ri*@u+r)

Co'*3rio&: El voltaje que produce la transici$n de +V SAT a −V SAT es 0.


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Cirui3o %


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Cirui3o %?: -omparador inversor con V ref =−6V



Co'*3rio&: El voltaje que produce la transici$n de +V SAT a −V SAT es 98.


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Co'*3rio&: El voltaje que produce la transici$n de −V SAT a +V SAT es 0.

Cirui3o %: -omparador no inversor conV ref =6V




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Cirui3o %: -omparador no inversor con V ref =−6V



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II. D&rro++o Pr=3io

II.". M3ri+ 4 quipo u3i+ir:• -.6. 3#0/1

• :esistencias de varios valores

• ;uente de voltaje sim?& y una amplitud de 10 p. *ida y

grafique V ¿ yV o . erifique el valor de V ¿ que produce la conmutaci$n.

-am"ie la forma de onda de entrada por una triangular y repita lo anterior.



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Cp3ur 8+ o&i+o&opio (*3r8 &*oi8+)

Cp3ur 8+ o&i+o&opio (*3r8 3ri*@u+r)


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Cur 8 3r*&r*i 8 o+36

Co'*3rio&: (ara el circuito comparador inversor con V ref =0V , el voltaje que

produce la transici$n de+V SAT a

−V SAT es aproimadamente 0.

@. :epetir el punto 2 para unV ref =6V y

V ref =−6V .

Cirui3o %


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A. 6nvierta las terminales de entrada y repita los puntos anteriores.

Cirui3o %: -omparador no inversor con V ref =0V




Cur 8 3r*&r*i 8 o+36


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Co'*3rio&: (ara el circuito comparador no inversor con V ref =0V , el voltaje

que produce la transici$n de−V SAT a

+V SAT es aproimadamente 0.






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Cur 8 3r*&r*i 8 o+36


que produce la transici$n de

−V SAT a

+V SAT es aproimadamente 8 cuando la

pendiente deV i es positiva y ligeramente inferior a 8 cuando la pendiente es

negativa, como se aprecia en las capturas del osciloscopio.


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que produce la transici$n de−V SAT a

+V SAT es ligeramente superior a 98

cuando la pendiente deV i es negativa y 8 cuando la pendiente es positiva, como

se aprecia en las capturas del osciloscopio.

III. Cu&3io*rio1. Qu< se entiende por comparadoresC

R: e trata de un circuito que aprovecha la elevada ganancia de un amplificador operacional en la&o a"ierto para indicar si una seal de entrada est% por encima o por

de"ajo de cierto um"ral esta"lecido por el diseador.

2. Enumere las diferencias entre los comparadores inversor y no inversor.

R: #os comparadores se distinguen en no inversores e inversores segn la terminal deentrada del amplificador operacional a la que se conecta la seal que se desea

monitorear. i la seal de entrada se aplica a la terminal no inversora se trata de un

comparador no inversor. i dicha seal se aplica a la entrada inversora entonces

estamos ante un amplificador inversor.

En los comparadores no inversores la seal de salida est% en fase con la entrada. En los

comparadores inversores la seal de salida est% desfasada 1/0 con respecto a la

entrada.

@. *encione cuales son las aplicaciones mas importantes de los comparadores.

R: #os comparadores se utili&an en circuitos de control tipo 'D9';;, convertidores)5, generadores de funciones, convertidores 9; entre otras aplicaciones.

I5. Co*+u&io*& 4 ro'*8io*&En esencia, los circuitos comparadores provocan que el amplificador operacional opere

en la regi$n de saturaci$n, tanto positiva como negativa. #os compradores se pueden

agrupar en no inversores e inversores, se diferencian por lo que ocurre en la salida del

'()* cuando la seal de entrada supera el nivel de referencia. (ara el caso de los

compradores inversores cuando el nivel de referencia se so"repasa, ocurre una

transici$n de la+V SAT a

−V SAT en los comparadores no inversores cuando la

entrada alcan&a el nivel de referencia ocurre una transici$n de−V SAT a

+V SAT .

5. Bi9+io@r 4 &o3Fr• *ultisim 12

• ;ranco, erio, 5iseo con amplificadores operacionales y circuitos integrados

anal$gicos, *c =raF ?ill, @ra edici$n.

• (ertence, )ntonio, )mplificadores operacionales y filtros activos, *c =raF ?ill.


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• -oughlin, :o"ert, )mplificadores operacionales y circuitos integrados lineales,

(retince ?all, Ata edici$n.

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