5/10/2018 Lab e2 Gen Onda Triang y Cuadrada - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/lab-e2-gen-onda-triang-y-cuadrada 1/8

 

Objetivos:

•  Diseñar y montar un comparador schmitt trigger.

•  Aplicar el diseño del comparador schmitt trigger para diseñar un generador de

onda cuadrara a partir de una onda senoidal.

•  Utilizar el generador de onda cuadrada para generar una onda triangularintegrando la salida del comparador por medio de un integrador.

Materiales utilizados

•  Protoboard

•  2 Amplificadores operacionales ua741

•  Generador de señales

•  Fuentes de corriente continua

•  Componentes

Desarrollo de la experiencia

1)  Generador de onda cuadrada

•  Se monta el circuito mostrado y se pone como entrada una señal senoidal

conocida.

•  Se analiza en el osciloscopio la salida.

U1

UA741CD

3

2

4

7

6

51

D1BZW03-C120

XFG1

XSC1

 

A B

Ext Trig+

+

 _ 

 _  +  _ 

D2BZW03-C120

R1

600

GND

VCC

10V

VEE

-10V

GND

R210k

R3500

C11µF

R4

10k

5/10/2018 Lab e2 Gen Onda Triang y Cuadrada - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/lab-e2-gen-onda-triang-y-cuadrada 2/8

 

2) Generador de onda triangular

•  Se monta el circuito mostrado y se pone como entrada una señal senoidal

conocida.

•  Se analiza en el osciloscopio la salida.

Señales de salida obtenidas

Onda cuadrada

Vo= 6.3Vpp

U1

UA741CD

3

2

4

7

6

51

D1BZW03-C120

XFG1

XSC1

A B

Ext Trig+

+

 _ 

 _  +  _ 

D2BZW03-C120

R1

600

GND

GND

VCC

10V

VEE

-10V

R210k

R3500

C11µF

R4

10kU2

UA741CD

3

2

4

7

6

51

R5

150k

C2

1µF

VCC

10V

VEE

-10V

GND

R6

220

R7

1k

5/10/2018 Lab e2 Gen Onda Triang y Cuadrada - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/lab-e2-gen-onda-triang-y-cuadrada 3/8

 

Onda triangular

Vo = 24mVpp

Conclusión

Para el diseño del schmitt trigger se tuvo que tener en cuenta la curva de

histéresis con sus respectivos voltajes de disparo, esto influye en el ancho

de la onda cuadrada.

Para el integrador se tuvo en cuenta solo el diseño básico y la resistencia de

la entrada inversora del amp op que influye en la amplitud de la onda

triangular.

Los experimentos tuvieron una dificultad de diseño en la parte del schmitt

trigger pero que se pudieron salvar teniendo en cuenta algunos criterios

básicos que se dejaron pasar.

Se obtuvieron resultados favorables en la experiencia.

5/10/2018 Lab e2 Gen Onda Triang y Cuadrada - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/lab-e2-gen-onda-triang-y-cuadrada 4/8

 

Universidad Nacional de Asunción

Facultad de IngenieríaIngeniería Electrónica 

Electrónica Aplicada II

Tema:  El comparador SCHMITT 

TRIGGER

Integrantes 

Miguel Mendieta

Daniel García

Diego Arce

Año 2011

5/10/2018 Lab e2 Gen Onda Triang y Cuadrada - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/lab-e2-gen-onda-triang-y-cuadrada 5/8

 

El comparador SCHMITT TRIGGERUn Schmitt trigger cambia su estado de salida cuando la tensión en su

entrada sobrepasa un determinado nivel; la salida no vuelve a cambiar cuando laentrada baja de ese voltaje, sino que el nivel de tensión para el cambio es otrodistinto, más bajo que el primero. A este efecto se conoce como ciclo de histéresis.

Ésta es la principal diferencia con un comparador normal, que es un simpleamplificador operacional sin realimentación, y que su salida depende únicamentede la entrada mayor.

El trigger Schmitt usa la histéresis para prevenir el ruido que podríasolaparse a la señal original y que causaría falsos cambios de estado si los nivelesde referencia y entrada son parecidos.

Para su implementación se suele utilizar un amplificador operacionalrealimentado positivamente. Los niveles de referencia pueden ser controladosajustando las resistencias R1 y R2:

Por ejemplo, si el trigger inicialmente está activado, la salida estará enestado alto a una tensión Vout = +Vs, y las dos resistencias formarán un divisor detensión entre la salida y la entrada. La tensión entre las dos resistencias (entrada

+) será V+, que es comparada con la tensión en la entrada −, que supondremos 0V(en este caso, al no haber realimentación negativa en el operacional, la tensiónentre las dos entradas no tiene porque ser igual). Para producir una transición a lasalida, V+ debe descender y llegar, al menos, a 0V. En este caso la tensión deentrada es:

Llegado este punto la tensión a la salida cambia a Vout=−Vs. Por unrazonamiento equivalente podemos llegar a la condición para pasar de −Vs a +Vs:

Con esto se hace que el circuito cree una banda centrada en cero, conniveles de disparo ±(R1/R2)VS. La señal de entrada debe salir de esa banda paraconseguir cambiar la tensión de salida.

Si R1 es cero o R2 es infinito (un circuito abierto), la banda tendrá unaanchura de cero y el circuito funcionará como un comparador normal.

El símbolo para un trigger Schmitt es un triángulo que tiene en su interior elsímbolo de la histéresis:

5/10/2018 Lab e2 Gen Onda Triang y Cuadrada - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/lab-e2-gen-onda-triang-y-cuadrada 6/8

 

 Generador de onda triangularEl siguiente circuito es un generador de onda triangular, está formado por

una etapa (A1) donde hay un amplificador con realimentación positiva y unasegunda etapa (A2) donde tenemos un circuito integrador.

Figura 1. Circuito que permite obtener una señal triangular

El voltaje de salida para el circuito integrador como se ha estudiado está dado por:

En el primer amplificador se presenta una doble realimentación Vo1 através de R2 y Vo2 a través de R3. Como se puede ver en el circuito la corriente quepasa por las resistencias R2 y R3 es la misma, entonces:

de donde:

Para hacer un análisis es necesario suponer que la salida del primeramplificador A1 está a Vo1 =+Vcc. (Voltaje de saturación). Como se puede observaren el circuito integrador Vo2 es una señal variable en el tiempo (recta de pendientepositiva), que para un determinado instante de tiempo t, hace que la señal que Vp1sea nula, quedando el voltaje Vp2 dado por:

Siendo K la pendiente de la recta. Esto ocasiona un cambio en la salida delprimer amplificador a -Vcc (Vo1=-Vcc) que al ser integrado produce una señallineal de pendiente negativa. Este hecho se repite cada vez que Vp1 pasa por cero.

5/10/2018 Lab e2 Gen Onda Triang y Cuadrada - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/lab-e2-gen-onda-triang-y-cuadrada 7/8

 

El período de la señal triangular es dos veces el tiempo necesario para produciruna conmutación del primer amplificador, esto es:

Circuito de ejemplo

Generador de onda cuadradaEl siguiente circuito es un oscilador de relajación hecho con un amplificador

operacional con realimentación positiva. La tensión en la entrada no inversora delamplificador operacional es el resultado de acoplar la tensión de salida a través de

un divisor de resistencias compuesto de R1 y R2. La tensión en la entradainversora se desarrolla como parte de una combinación RC. Si la entradadiferencial es positiva, la salida del amplificador operacional se satura cerca delvalor positivo de la fuente de alimentación. Por el contrario, si la entradadiferencial es negativa, la salida se satura cerca del valor negativo de la fuente dealimentación.

Cuando la salida se halla en un valor positivo, el capacitor se carga haciaeste valor en forma exponencial con una constante de tiempo RC. En algún punto,este crecimiento en la tensión de la entrada inversora hace que el amplificadoroperacional cambie al otro estado, donde la tensión de salida es negativa. Entonces

el capacitor empieza a descargarse hacia este valor negativo hasta que la entradadiferencial se vuelve negativa.

Planteando la ecuación para el lazo no inversor tenemos:

5/10/2018 Lab e2 Gen Onda Triang y Cuadrada - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/lab-e2-gen-onda-triang-y-cuadrada 8/8

 

 Los niveles de disparo vienen dados por:

La ecuación diferencial para Vn se puede tomar directamente del esquema delcircuito, y es:

Integrando tenemos:

Tomando las condiciones iníciales y finales de la entrada inversora tenemos: 

Mientras que la salida debe estar en:

El nivel de disparo se alcanza después de un tiempo t dado por:

El periodo es, entonces:

Para RI = R2 se obtiene:

La frecuencia de oscilación es el reciproco del período anterior:

Esta ecuación se basa en la teoría del amplificador operacional ideal. Si lafrecuencia es muy alta, la ganancia real del amplificador operacional puedereducirse con aumentos en la frecuencia, provocando así el error en esta ecuación.