1
CIRCUITOS
•INTEGRADORES PASIVOS Y ACTIVOS, LINEALES Y NO LINEALES.
•DIFERENCIADORES PASIVOS Y ACTIVOS, LINEALES Y NO LINEALES.
•DISPOSITIVOS ACTIVOS COMO INTERRUPTORES.(SWITCH)
•1
Circuitos Integradores
•2
a) Integrador Pasivo
C Vo (t)
R
i (t)Vi (t)
Condición: = RC >> T / 2 Ecuación de diseño. Constante lenta
2
•3
R
tVitidtti
CVo
)()()(
1 dttVi
RCtVo )(
1)(
Sea Vi(t) un escalón con magnitud E:
EdtRC
tVo1
)( tRC
EtVo )(
Representa la ecuación de la recta
C Vo (t)
R
i (t)Vi (t)
Ejercicio
•4
Analizar el siguiente circuito
RVi (t)
L
Vo ( t )
Circuito RL
3
•5
A
B
Vo
Vi
t
t
E
E
Plantear ecuaciones que determina los puntos A y B en función de E
Para que efectivamente la carga del condensador sea lineal, la corriente de carga debe ser constante.
Fuente de corriente constante
•6
+V
RS
VZ
+
dz
-
C
+R-
V0
+
-
VBE I = cte
+
-
Investigar otras fuentes de corriente constante
Velocidad de barrido [V/seg]
I = Corriente Constante C = Condensador
RateSlew Seg
Vbarrido de Velocidad
dt
dVo
R
VVI beZ
tC
IVo
4
•7
b) Integrador Activo
R
+ -
+ V
- V
A
B
-
+
Salida
C
•Investigar forma de onda de salida • Investigar otro circuito integrador, cuya ganancia no dependa de la frecuencia
Integrador Activo
•8
b) Integrador Activo
•Investigar para el circuito integrador activo con Amp. Op. de la lámina anterior, cómo se genera una corriente de carga constante en el condensador que hace que la señal de salida sea “lineal”.
•Investigar un circuito integrador activo con Amp. Op., diferente al de la lámina anterior e indicar las condiciones para que funcione como integrador
5
Circuito Diferenciador
•9
a) Diferenciador Pasivo ( Pasa Alto )
C
R Vo (t)Vi (t )
Condición:
<< T / 2
Ecuación de diseño
Diferenciador Pasivo
•10
R
+ V -
Vo
En el canto de bajada la tensión de entrada se va a tierra y el condensador deja una polaridad negativa en la salida VO
Vo = -V
a) Diferenciador Pasivo ( Pasa Alto)
6
•11
C
R Vo (t)Vi (t )
Vc
Vo
Vi
E
E
E
- E
5 aprox.
dt
dViCti )(
RtitVo *)()(
dt
tdViRCtVo
)()(
•12
b) Diferenciador Activo
-
+
+ V
- V
C
R
R1
Vi (t)
Vo (t)
Diferenciador Activo
7
•13
b) Diferenciador Activo
•Investigar un circuito diferenciador activo con Amp. Op., diferente al de la lámina anterior e indicar las condiciones para que funcione como diferenciador
Elementos Activos como Interruptores
Diodo Transistor
FET
Amplificador Operacional
•14
8
Diodo
•15
=
+ -
Polarizacióndirecta
=CIAB
Polarizacióninversa
- +
COCI
Real Ideal
Vj Vj
•16
V1
V2Vo
R
E
Vj
Vj
D1
D2
OR
Aplicación
V1 V2 “Vo” Vo (v) Estado de los diodos
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
1
1
-Vj
V2 – Vj
V1 -Vj
Vi - Vj
Conduce D1 y D2
D1 en corte, D2 en conducción
D1 en conducción, D2 en corte
Conduce D1 y D2
Circuito AND - OR
9
Ejercicio
•17
Construir tabla de verdad, y Ver cómo funcionan éstas
compuertas con Vi definido ( entre 0 y –V )
V2
V1
R
D1
D2
AND
Vo
+ V
Vj
Vj
Circuito AND - OR
Resolución AND
El Diodo como Recortador
•18
DR
VR
VoVi
Vo
t
D cortado
D conduciendo
Diodo Recortador Tarea Diodo Recortador
10
El Diodo como Restaurador de Nivel Continuo y como Multiplicador de Tensión.
•19
•El diodo conduce máximo 90°, conduce solo para inyectarle tensión al condensador. •En el semiciclo ( + ) Vo = Vi + Vm.
-
+
D Vo
Vm
t90°
Vm
Vm Sen Wt
- +
Diodo Restaurador
•20
Vo
Vm
Vm
2Vm
Vo
t
• Cuando el Condensador se carga a través de R, el diodo conduce solo para inyectarle corriente al C, para que este quede cargado con Vm.
• Cuando el Diodo está al revés la señal se desplaza hacia abajo.
Vo
t
-Vm
-2Vm
11
Doblador de Tensión Simétrico Media Onda
•21
+-
RL
Vo
t
C1
D1 C2Vm
2Vm
Vo
D2
• El D2 evita que se descargue C2 hacia el circuito de entrada y solo se
descargue hacia la carga si existe.
• Si C2 necesita corriente para cargarse, D2 conduce.
• Cuando C1 se descarga, D1 lo carga.
Doblador Media Onda
Duplicador de Media Onda
•22
Vo
t
2Vm
Vm
Sin Carga Vo
t
2Vm
Vm
Con Carga
Se carga C1 Conduce D2
( recarga de C2 )
Estos dobladores de tensión son de baja corriente ( A )
12
Doblador de Tensión Asimétrico Onda Completa
•23
D1
D2
RL
+
2Vm
-
+
Vm
-+
Vm
-Vm Sen Wt
+
-
C1
C2-
+
Doblador Onda Completa
Doblador de Tensión Asimétrico Onda Completa
•24
2Vm
Vo con RL
Vo con RL infinito ( s/carga )
• Estos circuito multiplican tensiones y generan poca corriente ( A )
D1
D2
RL
+
2Vm
-
+
Vm
-+
Vm
-Vm Sen Wt
+
-
C1
C2-
+
13
Multiplicador de Tensión
•25
C1
C2
C3
C4
C5
D1 D3D2 D4Vm sen wt
SALIDA PAR
SALIDA IMPAR
No pueden existir los dos multiplicadores simultáneamente, por lo tanto la salida se toma desde la Out Par ó Out Impar.
Multiplicador de Tensión
C3 C5
D1 D3D2 D4
C1
C2 C4
SALIDA PAR
SALIDA IMPAR
- Vm +
Vm sen wt
-
+
•26
Multiplicador de Tensión
14
C3 C5
D1 D3D2 D4
C1
C2 C4
SALIDA PAR
SALIDA IMPAR
- Vm +
- 2Vm +
Vm sen wt
-
+-
+
•27
Multiplicador de Tensión
C3 C5
D1 D3D2 D4
C1
C2 C4
SALIDA PAR
SALIDA IMPAR
- Vm +
- 2Vm +
+
- 2Vm +
Vm sen wt
+ -
-
-
+
D1 sólo conduce para"recargar" a C1
•28
Multiplicador de Tensión
15
C3 C5
D1 D3D2 D4
C1
C2 C4
SALIDA PAR
SALIDA IMPAR
Vm sen wt
- Vm +
- 2Vm +
- 2Vm +
- 2Vm +
+
+
-
-
+
-
-
+
D2 sólo conduce para "recargar " a C2
•29
Multiplicador de Tensión
C3 C5
D1 D3D2 D4
C1
C2 C4
SALIDA PAR
SALIDA IMPAR
Vm sen wt
- Vm +
- 2Vm +
- 2Vm +
- 2Vm +
- 2Vm +
+
+
-
-
+
-
-
+ -
+
Los diodos D1 y D3 sólo conducepara "recargar" a C1 y C3
•30
Multiplicador de Tensión
16
C3 C5
D1 D3D2 D4
C1
C2 C4
SALIDA PAR
SALIDA IMPAR
Vm sen wt
- Vm +
- 2Vm +
- 2Vm +
- 2Vm +
- 2Vm +
+
+
-
-
+
-
-
+ -
+
•31
No pueden existir los dos multiplicadores simultáneamente, por lo tanto la salida se toma desde la Out Par ó Out Impar.
Multiplicador de Tensión
Multiplicador de Tensión
El Transistor y el FET como Dispositivos de Conmutación
•32
Configuración
Rc
Vcc
Vo
V
R1
Vi(1)
Vi(0)
ó ó =
Saturación CorteSimbología
17
•33
Vo = Vcc Vo = 0Vo
Rc
Vcc Vcc
Corte Saturación
Vcc
Rc Rc
Existe un tiempo repetitivo que puede entregar más corriente, lo da el fabricante y es distinto de la corriente nominal.
Lo mismo vemos para el voltaje inverso, se pueden sacar o soportar más Vinv máx ,
pero por tiempos pequeños.
Transistor como Conmutador FET como Conmutador
El Transistor como Dispositivo de Conmutación
•34
Zona de Saturación
Vce 0
Ic máx
Zona de Corte
I c 0
Vce (máx.)
Ic
VceC O R T E
Zona ActivaSATURACION
18
•35
Ecuación Recta de Carga
VceRcIcVcc *
Saturación
RCIcVcc sat *
0Vce
El Transistor como Dispositivo de Conmutación
•36
Para el diseño
FE
SAT
h
IcsatIb
SATB
SATBE
I
VViR
)1(
SATIc
VccRc
Vi Vo
1 0
0 Vce
La R se calcula en saturación NO en corte.
Con Vi = 0v ( el transistor se corta )
19
•37
• R2 es necesaria para cargar el circuito, este baja la sensibilidad y reduce el ruido. • Existe una conmutación no deseada. • Sin R2 también actúa como conmutador, pero pueden existir problemas (ruido).
R1
Rc
R2
Vcc
I1
I2
Ib satVi
Vo Ic I carga
AND
IL s at
•38
Vcc
Rc
R1
Vi SALIDA DE
TENSIÓNSALIDA DE
CORRIENTE
Formas de disparo
20
•39
El Transistor como Dispositivo de Conmutación
Por corriente
Vcc
SCR
RESET
IE = IG
RLRC
–
+
V
Configuración
DarlingtonRL Carga
Nota: Para bloquear el SCR se abre el circuito con RESET ó se
polariza en forma inversa.
•40
El FET como Dispositivo de Conmutación
Por Tensión
Vi
Vo
FET como Conmutador
VDD
Vi
RD
Por Corriente
21
41
SATURACIÓN
C O R T E
Zona Activa
VDS
ID
Corte = VDS máx. ID min.
Saturación = VDS min. ID máx.
El FET como Dispositivo de Conmutación
•42
Saturación y Corte del FET
ID
ID min.
ID max.
-VGS
( Saturación )
( Corte )
VP (pinch-off)
VGS 0 (FET Saturado)
VGS = VP (FET Cortado)
El FET como Dispositivo de Conmutación
22
•43
RD
VO
VDD
VDD
0
FET de canal N
RG
Vi
0
-V
SatD
DD
I
VRD
Saturación
:
Vi Vo Estado
-V VDD Corte
0 0 Saturación
El FET como Dispositivo de Conmutación
•44
BIBLIOGRAFÍA
•Electrónica: Teoría de Circuitos – Boylestad & Nashelsky
•Dispositivos Electrónicos – Thomas Floyd
•Principios de Electrónica – Malvino