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Con realimentación positiva es posible también construir osciladores: circuitos que generan o crean una señal de salida sin ninguna señal externa de entrada. Se analizara
brevemente algunos circuitos con amplificadores operacionales que pueden generar señales no sinusoidales.
Oscilador de relajación:
Como se ve en la figura (a), no hay señal de entrada. Sin embargo, el circuito produce una señal de salida. Esta salida es una onda cuadrada que oscila entre – Vsat y + Vsat. ¿Cómo es esto posible? Suponga que la salida de la figura (a) es un nivel positivo. Gracias a la resistencia de realimentación R, el condensador se carga exponencialmente hacia + Vsat como se muestra en la figura (b). Pero la tensión del condensador nunca llega a alcanzar el valor + Vsat porque la tensión cruza por el punto de conmutación superior PCS. Cuando esto ocurre, la onda cuadrada de salida conmuta a – Vsat.
Teniendo ahora la salida en saturación negativa, el condensador se descarga, como se multar en la figura (b). Cuando la tensión del condensador pasa por cero, el condensador comienza a cargarse negativamente hacia – Vsat. Cuando la tensión del condensador cruza por el punto de conmutación inferior (PCI), la onda cuadrada de salida conmuta de nuevo a + Vsat. A continuación, el ciclo se repite.
Dado que la carga y la descarga del condensador continúan, la salida es una onda rectangular con un ciclo de trabajo de 50%. Analizando la carga y la descarga exponencial del condensador, podemos deducir la siguiente fórmula para el periodo de la onda rectangular:
La figura (a) anteriormente señalada muestra un oscilador de relajación, definido como un circuito que genera una señal de salida cuya frecuencia depende de la carga de un condensador. Si aumentamos la constante te tiempo RC, se tardara más tiempo en que la tensión del condensador alcance los puntos de conmutación; por tanto, la frecuencia es menor. Si empleamos una resistencia ajustable, podemos obtener un rango de ajustes de 50:1.
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La onda cuadrada de salida conmuta a - Vsat cuando:
La tensión cruza por el punto de conmutación inferior (PCI).
La tensión cruza por el punto de conmutación superior (PCS).
No cruza por ninguno de los puntos de conmutación.
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Generación de ondas triangulares: Conectando en cascada un oscilador de relajación y un integrador, obtenemos un circuito que genera la onda de salida triangular mostrada en la figura.
La onda de salida rectangular del oscilador de relajación excita al integrador, que genera una forma de onda de salida triangular. La onda rectangular oscila entre – Vsat y + Vsat. Podemos calcular su periodo con la ecuación antes señalada. La onda triangular tiene el mismo periodo y la misma frecuencia. Podemos calcular su valor pico a pico aplicando la siguiente ecuación:
Otros generadores de ondas triangulares: En la figura el primer circuito es un Trigger Schmitt no inversor cuya salida es una onda cuadrada que excita al integrador. La salida del integrador es una onda triangular. Esta onda triangular se realimenta y excita al Trigger Schmitt. Así que tenemos un circuito muy interesante: la primera etapa excita a la segunda y la segunda excita a la primera.
La siguiente figura muestra las características de transferencia del Trigger Schmitt. Cuando la salida es un nivel bajo, la entrada tiene que aumentar hasta el punto PCS para que la salida conmute al estado alto. Del mismo modo, cuando la salida es un nivel alto, la entrada tiene que disminuir hasta el punto PCI para que la salida pase al nivel bajo.
Cuando la salida del Trigger Schmitt es un nivel bajo (ver la figura que sigue), el integrador produce una rampa positiva, que aumenta hasta alcanzar el punto de conmutación superior PCS. En este punto, la salida del Trigger Schmitt conmuta al estado alto y la onda triangular invierte su dirección. La rampa negativa entonces decrece hasta llegar al punto de conmutación inferior PCI, donde de nuevo tiene lugar un cambio de la salida del Trigger Schmitt.
El valor de pico a pico de la onda triangular es igual a la diferencia entra el punto PCS y el punto PCI.
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Cuando la onda de salida de Trigger Schmitt está en un nivel alto, la entrada disminuye al punto de conmutación para que la salida pase a un nivel bajo.
Verdadero
Falso
Subtema: Temporizador 555 correspondiente al Tema 2 Página de contenido
El NE555 (también denominado LM555, CA555 y MC555) es un temporizador integrado ampliamente utilizado. Es un circuito que puede trabajar en dos modos: Monoestable (un estado estable) o Aestable (ningún estado estable). En el modo monoestable, puede generar retardos de tiempo precisos de microsegundos a horas. En el modo Aestable, puede generar ondas rectangulares con un ciclo de trabajo variable.
Funcionamiento como monoestable: La figura ilustra el funcionamiento en modo monoestable. Inicialmente, el temporizador 555 tiene una tensión de salida a nivel bajo en el que puede permanecer en forma indefinida. Cuando el temporizador 555 recibe un impulso de disparos en el instante de tiempo en que está en un nivel bajo (ver pin 2), la tensión de salida conmuta de nivel bajo a nivel alto, como se muestra. La salida permanece en estado alto durante un rato y vuelve al estado bajo después de un retardo de tiempo W. La salida permanecerá en estado bajo hasta que llegue otro disparo.
Un multivibrador es un circuito de dos estados estables que tiene cero, uno o dos estados estables de salida. Cuando se utiliza el temporizador 555 en modo monoestable, a veces se le denomina multivibrador monoestable porque solo tiene un estado estable. Permanece estable en el estado bajo hasta que recibe un disparo, el cual hace que la salida cambie temporalmente al estado alto. Sin embargo, el estado alto no es estable porque la salida vuelve al estado bajo cuando el impulso termina. Cuando funciona en modo monoestable, el temporizador 555 a menudo recibe el nombre de multivibrador de un estado porque solo genera un impulso de salida por cada impulso de disparo de entrada. La duración de este impulso de salida puede controlarse de forma precisa mediante una resistencia y un condensador externos.
El temporizador 555 es un circuito integrado de 8 pines, el pin 1 está conectado a tierra y el pin 8 a la tensión de alimentación positiva. El temporizador 555 trabajara con cualquier tensión de alimentación entre +4,5 y +18 V. El impulso de disparo se aplica al pin 2 y la salida se toma ene. Pin 3. Los restantes pines, que no se han indicado aquí, se conectan a los componentes externos que determinan la anchura del impulso de salida.
Funcionamiento Aestable: El temporizador 555 también se puede conectar para funcionar como multivibrador Aestable. Cuando se emplea de esta manera, el temporizador 555 no tiene estados estables, lo que significa que no puede permanecer indefinidamente en ningún estado. Dicho de otra manera, oscila cuando trabaja en modo Aestable y genera una señal de salida rectangular. La figura muestra el temporizador 555 utilizado en el modo Aestable. Como podemos ver, la salida es una serie de impulsos rectangulares. Dado que no se necesita ningún disparo de entrada para obtener una salida, el temporizador 555 que trabaja en modo Aestable algunas veces se denomina multivibrador de oscilación libre.
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La salida de un multivibrador permanece en el estado bajo hasta que: Se cambia mediante el control de una resistencia y un condensador externo.
Recibe un pulso por el pin 2.
Pasa un retardo de tiempo W.
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Modulador por anchura de impulsos:
La figura muestra un circuito utilizado para la modulación PWM (pulse width modulation). El temporizador 555 está conectado en modo monoestable. Los valores R, C, PCS y Vcc determinan la anchura del impulso de salida como sigue:
Una señal de baja frecuencia denominada señal moduladora esta acoplada capacitivamente en el pin 5. Esta señal moduladora son datos de voz o informáticos. Dado que el pin 5 controla el valor PCS, Vmod se suma al punto de continuación PCS de reposo. Por tanto, el PCS instantáneo está dado por:
Un tren de impulso de disparo denominado señal de reloj es la entrada al pin 2. Cada impulso de disparo produce un impulso de salida. Dado que el periodo de los disparos es T, la salida será un aserie de impulsos rectangulares con un periodo igual a T. La señal moduladora no tiene efecto sobre el periodo T, pero cambia la anchura de cada uno de los impulsos de salida. En el punto A, el pico positivo de la señal moduladora, el impulso de salida tendrá la anchura mostrada. En el punto B, el pico negativo d la señal moduladora, el pulso de salida será más estrecho. La modulación PWM se utiliza en comunicaciones. Permite a una señal moduladora de baja frecuencia (voz o datos) cambiar la anchura del impulso de una señal de alta frecuencia denominada portadora. La portadora modulada puede transmitirse a través de cables de cobres, cables de fibra ópticas o a través del espacio hasta un receptor. El receptor recupera la señal moduladora para excitar un altavoz (voz) o una computadora (datos).
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El ancho de cada uno de los pulsos de salida dependen de:
La señal modulada que está acoplada capacitivamente en el pin 5.
El tren de pulsos de disparos denominados señal de reloj que es la entrada al pin 2.
Anexo III: Afirmaciones para la realización del Glosario.