Circuito astable com op

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Circuito astable com op

  1. 1. Circuito AstableEl oscilador conmutado conocido como multivibrador astable puede construirse añadiendouna red de realimentación RC a un Schmitt trigger, como se muestra en la Figura 12.16(a).Supondremos que el comparador tiene niveles de salida simétricos de +A y -A voltios. Elcomparador y las resistencias de realimentación marcadas como Rf, forman un Schmitttrigger inversor cuyo umbral es de -A/2 y +A/2. A continuación, describiremos elfuncionamiento de este circuito suponiendo que la tensión del condensador es cero cuandose le aplica la alimentación al circuito en t = 0. La salida del Schmitt trigger puedeinicialmente tomar el valor +A o el valor -A. Esto dependerá del circuito concreto; algunoscircuitos pueden decidirse por un estado u otro por causa de los desequilibrios en lacircuitería interna del comparador. Otros circuitos pueden tener un estado inicialimpredecible. En cualquier caso, la realimentación positiva garantiza que la salida seallevada a un estado o al otro. Para el propósito de esta exposición, vamos a suponer que lasalida conmuta a +A cuando se aplica la alimentación en t = 0. Las formas de onda de latensión resultante se muestran en la Figura 12.16 (b).Inicialmente, el condensador C secarga a través de la resistencia R hacia el valor +A.
  2. 2. Sin embargo, cuando la tensión del condensador, vc (t), alcanza el valor A/2, la tensión desalida conmuta a .A. Entonces, la tensión del condensador comienza a decrecer hacia elvalor .A, pero de nuevo cambia de dirección al llegar a .A/2. Por tanto, la tensión en elcondensador oscila entre los extremos !A/2 y .A/2. La tensión en el condensador, vc (t), secompone de trozos del transitorio de carga exponencial, y es similar a una onda triangular.La forma de onda de salida vo (t) es una onda cuadrada simétrica. La frecuencia de unoscilador conmutado puede determinarse aplicando la teórica básica de circuitos para hallarrespuesta transitoria del circuito de temporizaciónPara determinar las ecuaciones procedamos hacer un pequeño ejemplo de un circuitoMultivibrador Astable:Diseñar un oscilador de onda cuadrada de 1 kHz usando un amplificador operacional 741como comparador. Utilizar resistencias y condensadores estándarCon una tolerancia del 5%. Las tensiones de alimentación son de +-15 V. UtiliceSPICE para verificar el diseño del circuito.Solución: Para minimizar el tamaño físico y el coste, debemos minimizar el Valor delcondensador. Un condensador pequeño exige una resistencia R grande. Sin embargo, si R esdemasiado grande, la corriente de carga será baja, y puede verse significativamenteafectada por la corriente de polarización del comparador. Puesto que la corriente depolarización es impredecible en un dispositivo concreto, normalmente no es deseable que elfuncionamiento del circuito dependa grandemente de dicha corriente. La corriente depolarización máxima de un 741 es de 500 nA según la especificación. Por tanto, realizamosel diseño para obtener una magnitud mínima de la corriente de carga de 100 x 500 nA = 50µA.La tensión en R varía en cada ciclo, alcanzando un mínimo de A/2 justo antes de laconmutación. Con tensiones de alimentación de +- 15 V, el nivel de salida del 741 esaproximadamente A = 14 V. Por tanto, deseamos que 50 µA ≈ (A/2)/R = 7/RResolviendo esta ecuación, obtenemos R ≈ 140 kΩ Por tanto, seleccionamos un valorestándar con una tolerancia del 5% de R = 150 kΩ
  3. 3. Utilizando esta ecuaciónf = 1/2RC ln (3)De aquí despejamos el condensador obtenemos:C = 1/2Rf ln (3)Sustituyendo R= 150 kΩ y f= 1000, tenemos que C= 3034 pF. Por tanto, seleccionamos elvalor estándar C= 3000 pFComo suele ser normal en diseño, la selección de valores es arbitraria. Muchas otrascombinaciones de R y C funcionarían igual de bien. Al seleccionar un valor para Rf,debemos evitar valores muy pequeños que den lugar a una corriente excesiva, y valoresmuy altos que hagan que la corriente de polarización afecte al circuito. Cualquier valorcomprendido entre 10 kΩ y 100 kΩ es aceptable. Por tanto, seleccionamos Rf= 100 kΩEl diagrama de circuito para el diseño final se muestra en la Figura:
  4. 4. Grafica obtenida por medio del osciloscopio

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