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CIRCUITOS •INTEGRADORES PASIVOS Y ACTIVOS, LINEALES Y NO LINEALES.

•DIFERENCIADORES PASIVOS Y ACTIVOS, LINEALES Y NO LINEALES. •DISPOSITIVOS ACTIVOS COMO INTERRUPTORES .(SWITCH)

•1

Circuitos Integradores a) Integrador Pasivo

R

Vi (t)

i (t)

Condición:

C

 = RC >> T / 2

Vo (t)

Ecuación de diseño. Constante lenta •2

R

Vi (t)

Vo 

i (t)

C

Vo (t)

1 Vi (t ) i(t )dt i(t )  C R

Vo(t ) 

1 Vi (t )dt RC 

Sea Vi(t) un escalón con magnitud E:

Vo(t ) 

1 Edt RC 

Vo(t ) 

E t RC

Representa la ecuación de la recta •3

1

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

+V

VZ

+ dz -

VBE +

RS

C

I

+ R -

VZ  Vbe R

I = cte

I t C

Vo 

+ V0 -

Velocidad de barrido [V/seg]

I = Corriente Constante C = Condensador

Investigar: 1. Otras fuentes de corriente constante 2. Definición de Slew Rate

•4

b) Integrador Activo •Investigar forma de onda de salida • Investigar otro circuito integrador, cuya ganancia no dependa de la frecuencia

C +

R

A

-

+

+V

Salida B -V

Integrador Activo •5

b) Integrador Activo •Investigar para el circuito integrador activo con Amp. Op. de la lámina anterior, cómo se genera una corriente de carga constante en el condensador que hace que la señal de salida sea “lineal”.

•Investigar un circuito integrador activo con Amp. Op., diferente al de la lámina anterior e indicar las condiciones para que funcione como integrador

•6

2

Fuente de corriente constante con Amp. Op. I= E/R1= Corriente constante V= 0v dado que existe un corcircuito virtual Tarea: Dibujar la tensión de salida si la entrada varía entre +E y -E

R2 +

I = E/R1

-

-

i =0

E

+V

-

R1

V

Vi

+

Vo

-V

0

7

Velocidad de barrido Slew Rate: es la máxima tasa de cambio en el voltaje de salida cuando el voltaje de entrada cambia.

Gráfico de una función rampa lineal

Velocidad de barrido [V/seg]

[volts] 6 5 4

Vo 

Velocidad de barrido V=2 [v/seg]

3

I t C

2

•I = Corriente Constante •C = Condensador

1 [seg] 1

2

3

4

5

6

7

8

8

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

3

[seg]

R Vi

- 1/RC = -1

+

+V

-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? 9

3

10

Circuito Diferenciador a) Diferenciador Pasivo ( Pasa Alto ) C

Vi (t )

Condición:

 << T / 2 R

Vo (t)

Ecuación de diseño

Diferenciador Pasivo •11

a) Diferenciador Pasivo

+ V -

R

Vo

Vo = -V

En el canto de bajada la tensión de entrada se va a tierra y el condensador deja una polaridad negativa en la salida VO

•12

4

Vi

C

E Vi (t )

R

Vo (t)

Vc E

i(t )  C

dVi dt

Vo E

Vo (t )  i (t ) * R

Vo(t )  RC

dVi(t ) dt

-E 5 aprox.

•13

b) Diferenciador Activo

R C Vi (t)

+

+V

-V

Vo (t)

R1

Diferenciador Activo •14

b) Diferenciador Activo

•Investigar un circuito diferenciador activo con Amp. Op., diferente al de la lámina anterior e indicar las condiciones para que funcione como diferenciador

•15

5

Elementos Activos como Interruptores  Diodo  Transistor  FET

 Amplificador Operacional •16

Diodo Polarización directa

+

Polarización inversa

-

-

=

+

= COCI

Real

CIAB

Ideal

Vj

Vj •17

Aplicación de los diodos como interruptores V1 0 0 1 1

OR

V2 0 1 0 1

“Vo” 0 1 1 1 D1

Vo (v) -Vj V2 – Vj V1 -Vj Vi - Vj

Estado de los diodos Conduce D1 y D2 D1 en corte, D2 en conducción D1 en conducción, D2 en corte Conduce D1 y D2

Vj

V1 D2 V2

Vo

Vj

Circuito AND - OR R E •18

6

El Diodo como Recortador Vo D R

Vo

Vi

t

VR D cortado D conduciendo Diodo Recortador

Tarea Diodo Recortador

•19

El Diodo como Restaurador de Nivel Continuo y como Multiplicador de Tensión. -

-

Vm

+ 90°

D

Vm Sen Wt

+

+ Vm Sen Wt

Vo

t

Vm

-

Vm

+ 2Vm D

Vo =2Vm

Vm

—

t

•El diodo conduce máximo 90°, conduce solo para inyectarle tensión al condensador. Diodo Restaurador •En el semiciclo ( + ) Vo = Vi + Vm. •20

Vm

Vo

2Vm Vm

Vo

t

• Cuando el Condensador se carga a través de R, el diodo conduce solo para inyectarle corriente al C, para que este quede cargado con Vm. Vo t -Vm

-2Vm

• Cuando el Diodo está al revés la señal se desplaza hacia abajo. •21

7

Doblador de Tensión Simétrico Media Onda Vo

2Vm C1

D2 D1

C2

+ -

RL Vo

Vm t

• El D2 evita que se descargue C2 hacia el circuito de entrada y solo se descargue hacia la carga si existe. • Si C2 necesita corriente para cargarse, D2 conduce. • Cuando C1 se descarga, D1 lo carga. Doblador Media Onda •22

Duplicador de Media Onda

Vo

Sin Carga

Vo

2Vm

2Vm

Vm

Vm

Con Carga

t

t

Se carga C1

Conduce D2 ( recarga de C2 )

Estos dobladores de tensión son de baja corriente ( A ) •23

Doblador de Tensión Asimétrico Onda Completa

D1 C1

+ Vm Sen Wt

D2

C2

+ Vm + Vm -

+ RL

2Vm -

- + Doblador Onda Completa •24

8

Doblador de Tensión Asimétrico Onda Completa + Vm + Vm -

D1 C1

+ D2

Vm Sen Wt

C2

+ 2Vm

RL

-

-+ Vo con RL

infinito ( s/carga )

2Vm Vo con RL

• Estos circuito multiplican tensiones y generan poca corriente (  A ) •25

Multiplicador de Tensión SALIDA IMPAR

C1

C5

C3

Vm sen wt D1

D2

D3

D4

C2

D5

C4 SALIDA PAR

No pueden existir los dos multiplicadores simultáneamente, por lo tanto la salida se toma desde la Out Par ó Out Impar. TAREA: Haga un análisis del siguiente circuito y obtenga una expresión para cada una de las dos salidas.

Multiplicador de Tensión

•26

El Transistor y el FET como Dispositivos de Conmutación

Configuración Vi(1)

Vcc

Rc Vi(0)

R1 Vo

V

Saturación

Simbología

ó

ó

Corte

= •27

9

El Transistor como Dispositivo de Conmutación

Ecuación Recta de Carga

Vcc  Ic * Rc  Vce

Vcc  Icsat * RC

Saturación

Vce  0 •28

Rc 

Para el diseño

Vcc IcSAT

La R se calcula en saturación NO en corte.

Ib sat 

Vi 1 0

Ic SAT hFE

R

Vi (1)  VBE SAT I B SAT

Vo Con Vi = 0v ( el transistor se corta ) 0 Vce •29

AND Vcc

Rc R1

Ib sat

Vi

Ic I1 I2

I L sat

I carga Vo

R2

• R2 es necesaria para cargar el circuito, este baja la sensibilidad y reduce el ruido. • Existe una conmutación no deseada. • Sin R2 también actúa como conmutador, pero pueden existir problemas (ruido). •30

10

Vcc

Formas de disparo

Rc R1 SALIDA DE TENSIÓN SALIDA DE CORRIENTE

Vi

•31

El Transistor como Dispositivo de Conmutación Vcc

Por corriente RC

RL

SCR

– V +

IE = IG RESET

Configuración Darlington

RL Carga

Nota: Para bloquear el SCR se abre el circuito con RESET ó se polariza en forma inversa. •32

El FET como Dispositivo de Conmutación Por Tensión

Por Corriente VDD RD Vo

Vi

Vi

FET como Conmutador •33

11

El FET como Dispositivo de Conmutación

ID Saturación = VDS min. ID máx.

Zona Activa

S A T U R A C I Ó N

Corte = VDS máx. ID min.

VDS

CORTE

34

El FET como Dispositivo de Conmutación ID ID max. ( Saturación )

Saturación y Corte del FET

( Corte )

ID min.

-VGS VP (pinch-off)

VGS  0 (FET Saturado) VGS = VP (FET Cortado)

•35

El FET como Dispositivo de Conmutación VDD ID sat

FET de canal N RD

0 -V

VO

Vi

VDD

RG

Saturación : V RD  DD I D Sat

0

Vi

Vo

-V

VDD

Estado Corte

0

0

Saturación •36

12

BIBLIOGRAFÍA •Electrónica: Teoría de Circuitos – Boylestad & Nashelsky •Dispositivos Electrónicos – Thomas Floyd •Principios de Electrónica – Malvino

•37

13