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8/6/2019 Clase21 555 VCO
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EL42A Circuitos Electrnicos Profesor: Domingo Morales Lizama
EL42A Circuitos ElectrnicosEL42A Circuitos Electrnicos
Semestre Primavera 2003Semestre Primavera 2003
Departamento de Ingeniera Elctrica
Universidad de Chile
8/6/2019 Clase21 555 VCO
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EL42A Circuitos Electrnicos Profesor: Domingo Morales Lizama
Captulo IIICaptulo III
Electrnica AnalgicaElectrnica Analgica
Clase N 21
Sistemas Analgicos (I)
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ObjetivosObjetivos
OPAMPs y retroalimentacin
Aplicaciones Oscilador Controlado por Voltaje (VCO)
Estudiar el integrado 555
Amplificador logartmico
Sample and Hold
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Retroalimentacin: VCORetroalimentacin: VCO
(Oscilador Controlado por Voltaje I)(Oscilador Controlado por Voltaje I) Funcionamiento
Retroalimentacin
En comparadores
General
Opam 1 como integrador
C1 se carga ydescarga a unacorriente deVin/ 200 mA
Opam 2 Schmitt-Trigger
Satura y corta atransistor Q1
Q1-Q2: Switch
Corta y pone a tierra aR4
Provoca la carga odescarga de C1
Vin
Vtriangular
(1/3, 2/3)V+
Vcuadrada
(0, 1)V+
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Retroalimentacin: VCORetroalimentacin: VCO
(Oscilador Controlado por Voltaje II)(Oscilador Controlado por Voltaje II) Genera Ondas
Triangular
Cuadrada
Frecuencia
f = 150 Vin/ V+
Si Vin es
proporcional a V+,
entonces f es
independiente de
ambas.
En otras palabras
tenemos un VCO
Oscilador
Controlado por
Voltaje
Bloque importante
en comunicaciones
(PLL)
Vin
Vtriangular
(1/3, 2/3)V+
Vcuadrada
(0, 1)V+
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Oscilador Comercial: 555 (I)Oscilador Comercial: 555 (I)
Timer Chip 555
Bajo costo, verstil, BJT y CMOS
Flip-Flop RS
Puede ser un BJT con
Resistencia en la base
Permite Disear(*):
Osciladores
Dientes de Sierra(Sawtooth)
Moduladores
PWM (Pulse Width
Modulator)
(*) Buscar Datasheets
con Application Notes
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Oscilador Comercial: 555 (II)Oscilador Comercial: 555 (II)
Ejemplo 1: Oscilador Astable
11
2693.022ln CRRCRRTBABA
}v!
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Oscilador Comercial: 555 (III)Oscilador Comercial: 555 (III)
T i me
0 s 2 u s 4 u s 6 u s 8 u s 1 0 u s 1 2 u s 1 4 u s 1 6 u s 1 8 u s 2 0 u s
V ( C 1: 2 ) V ( X 1: OUTP UT )
0 V
2 V
4 V
6 V
8 V
1 0 V
1 2 VEjemplo 1: Oscilador Astable
CCV3
2
CCV
3
1
1
2693.0 CRRT BA}
1
693.0 CRRtBAon }( 1693.0 CRt Boff }(
BA
BAon
RR
RR
T
tcicleduty
2
!|!
(H
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Oscilador Comercial: 555 (IV)Oscilador Comercial: 555 (IV) Ejemplo 2: PWM (Pulse Width Modulator)
til para definir valor promedio de seales
Frecuencia Fija, ancho de pulso modulado
Nota:
A la salida debe colocarse una
resistencia alta para no cargar al 555.
En el esquemtico se coloc una
resistencia baja a propsito para
notar las seales de entrada y salida
Aplicaciones:
Control de Motores (Define valor
promedio de potencia con prdidas
mnimas comparado con divisores)
Fuentes Reguladas de Voltaje
Switching
Modulador (Informacin Digital)
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Oscilador Comercial: 555 (V)Oscilador Comercial: 555 (V) Ejemplo 2: PWM Ancho pulsos (PW) es ~ proporcional a la amplitud de la seal modulante
Lo pulsos se generan cuando lo indica el flanco negativo de la seal trigger
T . . . 3 . . 5 . . 7 . . 9 .
o d l +
t r
g g r +
T T
- .
.
.
3 .
.
5 .
Notar
-Ancho del pulso determinado
cuando el voltaje en el
condensador alcanza la seal
modulante - Para que exista
proporcin exacta reemplazar
RA por fuente de corriente.- Trigger puede ser generado
por 555 astable
mslnmsvV
VlnCRPW
mCC
CC
A 13.06.35
51.0 }
v}
!
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Algunas Aplicaciones AnalgicasAlgunas Aplicaciones Analgicas
Aplicaciones Amplificadores de gran estabilidad
Instrumentacin de precisin
Reguladores de Voltaje
Lineales
Switching
Filtros Activos, Osciladores
Moduladores
VCOs PLLs
Comparadores
Conversores A/D (Ms adelante)
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Amplificador Logartmico (I)Amplificador Logartmico (I)
Interesante idea
Permite comprimir el
rango dinmico de una
sealfacilidad de
procesamiento (Ley Q)
Problemas
Dependencia de la
temperatura: I0y V
T Corriente de saturacin
inversa
FactorL
TDTDV
vV
vD eIeIi
LL 11
1 00 1 }}
vin
vout
0
11
ln IiVv DTD L}
}}
0
1
1
IlnR
vlnVvv inTDout L
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Amplificador Logartmico (II)Amplificador Logartmico (II) Solucin de Problemas
Dependencia de la
temperatura
Efecto de I0 minimizado
VTpuede minimizarseutilizando por ejemplo a R4como una resistencia
dependiente de la
temperatura
Corriente de saturacin
inversa eliminada
Problema Pendiente: FactorL
!
}
IR
vlnV
RR
RRRv
RR
RRRv inTout
134
234
34
234L
vin voutv
}}
00
1
21
IlnIlnIlnR
vlnVvvv in
TDDL
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Amplificador Logartmico (III)Amplificador Logartmico (III)
!!
IR
vlnVvvvv inTEBBE
1
12
vin
voutv
!
IR
vlnV
R
RRv inTout
12
23
Compensacin en T
Comentarios:
D1 es necesario porque Q1 no
entrega retroalimentacin para vinnegativo elevado breakdown puede
daar a Q1.
Por otro lado, C1 cumple funciones decompensacin para el conjunto
amplificador OPAMP-Q1 (operacin
estable para diversas frecuencias).
Para eliminar la dependencia en VTse puede utilizar una resistencia con
coeficiente de temperatura positivo en
serie con R2
La corriente I define la corriente de
entrada (Vin/ R1) para la cual la salida
ser 0. La ganancia del OPAMP de
salida (16) entrega 1.0 volt / dcada
de corriente de entrada aprox (a T
ambiente 0.92)
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MuestreoMuestreo--RetencinRetencin
vin
vout
vcontrol
Principio Bsico de Funcionamiento: Seal digital vcontrolactiva o desactiva switch M.
Muestreo: Cuando el switch est encendido, el condensador se carga al voltaje de entrada vin con constante de tiempo
X= (Rout1+ RDS(on))C (ideal que X
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Ejemplo: Telefona y Jerarqua E1Ejemplo: Telefona y Jerarqua E1
CC1
CC2
CC3
1 Canal
Analgico
E1: 32 Canales Digitales
(MUX temporal)
Qu debemos tener en la interfaz canal analgico/E1?
1. MUX analgico (MUX normal controla compuertas de transmisin CMOS). Permite seleccionar un canal
analgico de entrada en forma secuencial.
2. Muestro-Retencin (S/H): Para trabajar con una muestra de la seal analgica.
3. Conversor A/D: Para digitalizar la muestra analgica a la salida del S/H
4. Sincronizacin (Reloj y Subrelojes ), Multiplexacin y Control (Enrutamiento) de las diversas muestras
que viajan por la misma ruta local (E1). Por ejemplo, para llegar desde CC1 a CC3 es posible utilizar la
ruta directa CC1-CC3 o la alternativa (CC1-CC2-CC3)
1 Canal
Analgico
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ResumenResumen
Aplicaciones
OPAMPs generan soluciones a problemas de precisin
Comportamiento real de los dispositivos
Debe ser considerado, puede afectar el desempeo notoriamente
Comparadores: OPAMPs modificados
Retroalimentacin Positiva
Comparadores (Schmitt Trigger)
Osciladores de Relajacin (ms sobre osciladores pronto) VCO: Oscilador Controlado por Voltaje
Circuitos Integrados Prcticos
Timer 555: Flip-Flop + Comparadores + Resistencias + Transistor