Universidad Nacional Del Callao: Lima-2020

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE ELECTRÓNICA CIRCUITOS ELECTRONICOS II

INFORME:

GENERADOR DE ONDAS CUADRADAS Y TRIANGULARES

PROFESOR:

MG. ING. CRUZ RAMIREZ ARMANDO PEDRO

ALUMNO:

QUINO BRICEÑO JEFFRY

CÓDIGO:

1713210041

LIMA-2020

CIRCUITOS ELECTRONICOS II GENERADOR DE ONDAS CUADRADAS Y TRIANGULARES PRE-INFORME ANALISIS TEORICO DEL CIRCUITO

Figura 1

Salida V1 El primer amplificador A1 es un amplificador configurado como generador de onda cuadrada, el cual esta configurado como se muestra en la figura 1. la entrada inversora del amplificador operacional es el voltaje de entrada, y la entrada no inversora es una parte de la salida realimentada a través de los resistores 11k y 33k para producir histéresis. Cuando el circuito se enciende por primera vez, el capacitor se descarga y, por lo tanto, la entrada inversora está a 0 V. Esto hace que la salida sea un máximo V positivo y el capacitor comienza a descargarse hacia 1 a través de R1. Cuando el voltaje V en el capacitor (VC) alcanza un valor igual al voltaje de realimentación ( f ) en la entrada no inversora, el amplificador operacional cambia al estado negativo máximo. En este V V momento, el capacitor comienza a descargarse desde + f hacia - f . Cuando el voltaje en V el capacitor alcanza - f , el amplificador operacional regresa el estado positivo máximo.

Vf 

33kV1 3V  1 33k  11k 4

Los dos diodos conectados espalda con espalda sirven como limitadores de voltaje, que

Figura 3

limitaran el voltaje de salida de VDZ a

VDZ

.

Salida V2

A2 Es simplemente un amplificador inversor, el cual tiene como entrada la señal de salida de A1, y lo invierte. En este caso tiene una ganancia de -1.

Av 

R f R1

 Av 

10k  1 10k

Salida V3 El tercer amplificador está configurado como un amplificador integrador. La entrada de este amplificador es la salida V2.

INFORME FINAL

V1

V2 Figura 5

Figura 4

SIMULACION

Figura 6

Figura 7

INFORME FINAL   

A1 A2 A3

LINEA AMARILLA LINEA AZUL LINEA ROZADA

CUESTIONARIO 1. Explicar detalladamente el funcionamiento del circuito. AMPLIFICADOR A1 Funciona como comparador generador de onda cuadrada: La entrada inversora está

conectada a través de una resistencia a un capacitor, esta resistencia no provocara una caída de tensión en dirección al opam ya que la entrada del opam tiene alta impedancia de entrada, sin embargo, sirve para limitar la corriente de salida del V1 ; la salida opam, suponiendo que la carga del capacitor en el estado inicial es V1 porque esta precedido al opam del opam comparador por histéresis sera inversor; calculando por divisor de tensión el voltaje en la entrada no inversora será 11K V  V1 ( )  V1 11K  33K ya que continuamente se esta cargando el capacitor negativamente cuando la carga cumpla:

V2(t )    V1

la salida del comparador

V V se invertirá y pasara de ser 1 a 1 y el voltaje en la entrada no inversora actual 11K V  V1 ( )  V1 11K  33K será y ahora el capacitor se cargara positivamente cuando V    V1 la carga cumpla 1(t ) la salida del comparador se volverá a invertir y V V pasara de ser 1 a 1 y el ciclo se volverá a repetir. AMPLIFICADOR A2 El amplificador A2 trabaja como amplificador inversor, así el capacitor tendrá una carga con signo diferente al voltaje de la entrada no inversora del comparador; El amplificador inversor también usa una resistencia conectada desde su entrada no inversora hasta tierra, esta resistencia sirve para compensar la corriente de polarización. AMPLFICADOR A3 Este es amplificador integrador que convertirá una señal cuadrada en una triangular. Cuando la salida del opam inversor sea positiva el capacitor se comenzará a cargar negativamente ya que la corriente fluirá de derecha a izquierda, de la misma forma cuando la salida del opam inversor sea negativa el capacitor comenzará a cargarse positivamente ya que la corriente fluirá de izquierda a derecha, debido a que la carga y descarga en el capacitor es lineal la salida será una onda triangular.

2. Obtener el valor de la frecuencia en función de una sola resistencia y del condensador. Analizando el amplificador integrador (A3) t1 t2 t1 El periodo de la onda triangular se divide en dos tiempos

T / 2 . La salida del amplificador integrador se define por:

Figura 8

v0  v3  

1 v2 (t )dt R7C 

t Luego integrando entre 0 y T / 2 o en este caso de o a 1

y

, se toma de 0 a

cómo

v0  2 V1 V2  V1 Reemplazando y integrando se obtiene:

V1  T    R7C  2 

2 V1 

 Donde:

R2 R2  R3

Despejando el periodo

T  4 R7C

Por facilidad de diseño se hace que:   1 / 4 Con lo que se obtiene:

T  R7C

en función de una sola resistencia

R3  3R2 1 f  R7C Para nuestro circuito: Tomamos

C  1uF

R7  1K  5 K ya que el potenciómetro está a su 50%

Reemplazando

T  1106  6 103  6ms Frecuencia:

f 

1  166, 7 Hz 6ms

Debido a que proteus no cuenta con un medidor de frecuencia de onda triangular, alternativamente podemos usar orcad o multisim.

Figura 8

De la figura 8 podemos ver que la frecuencia de oscilación es: F  162 HZ

166.6  162 100  2.66% 166.6 3. ¿de qué forma se puede variar el valor de la amplitud de la onda triangular? ¿Variara también la frecuencia? %E 

La amplitud de la onda triangular depende del voltaje de la entrada del amplificador integrador. t

V2  

( R pot

1 1 VX dt  1K )(1uF ) 0

;

VX  Voltaje de salida del opam inversor t

1 1 10 K V1t V2   V1 ( )dt   ( R pot  1K )(1uF ) 0 10 K ( R pot  1K )(1uF )

Se deduce de la formula anterior que la resistencia y el condensador es inversamente proporcional al voltaje de la salida del generador de onda triangular; para variar el

V pp

la salida solo se varía el potenciómetro. Si el potenciómetro aumenta su valor

de

V pp

V

disminuye, si el potenciómetro disminuye su valor pp aumenta su valor. La frecuencia si varía, debido a que la pendiente de la onda triangular depende de la resistencia y el capacitor. Si la pendiente es menor habrá un mayor periodo, por lo tanto, una menor frecuencia, si la pendiente es mayor habrá un menor periodo, por lo tanto, se contará con una frecuencia mayor.

También podemos decir que él V1t V2  ( R pot  1K )(1uF )

V pp

depende de

V1

V

V

Por lo tanto, podemos decir que podemos variar el pp variando el valor de 1 y esto lo logramos cambiando los diodos Zener que están conectados a la salida del primer amplificador.

4. ¿De qué manera se puede conseguir una onda triangular de amplitud variable y sin que por varíe la frecuencia?

Figura 9 Una onda con diferente pendiente se puede obtener como sigue: La onda triangular se obtiene del integrador a partir de una tensión de entrada

tan   triangular es o 𝐶.

V2 , la pendiente de esta onda

V2 R7C , para variar el ángulo de la pendiente se puede variar V2 , R7

V

V

V

En la figura 9 se añade 3 con la finalidad de cambiar 2 , de tal manera que 2 tenga diferente valor en su amplitud positiva y negativa, con eso podemos lograr que las pendientes de subida y bajada de la onda triangular sean diferentes.

Como se observa en las gráficas de ondas, si se varía el nivel de

V3 , variaran los valores

V2 y por tanto los ángulos 1 y  2 de V0 . Teniendo en cuenta que V2  V3 V puede superar sat del amplificador operacional, es necesario dar al amplificador inversor máximos de

una ganancia de lazo cerrado   1 , debido a que en caso contrario el amplificador se saturará. De la figura 10

Figura 10

5. ¿Entre que límites de frecuencia trabaja el circuito dado? Para nuestro diseño tenemos que al variar el potenciómetro conectado a la entrada del amplificador integrador, como vimos anteriormente cuando varía el potenciómetro vario la frecuencia. R pot  0

f 

1 1  3  1KHz R7C 10 10 6

R pot  10 K

f 

1 1   90 Hz R7C 11 103  106

Por lo tanto, la frecuencia está en el rango de: 90.9  f  1000

BIBLIOGRAFIA  

Dispositivos electrónicos 8va edición Thomas Floyd cap 16(pag:800) Apuntes de clase