Clase21 555 VCO

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

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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

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