UNIVERSIDAD POLITÉ

DISEÑO DE SENALES CON

AMP.OPERACIONALES

INTEGRANTES:

• William Oñate• Paulina Arguello• Ana Cruz • Ana Arcos

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA

INGENIERÍA ELECTRÓNICA

DISEÑO DE SENALES CON

AMP.OPERACIONALES

INTEGRANTES:

William Oñate Paulina Arguello

2

CNICA

INGENIERÍA ELECTRÓNICA

5to Nivel

2011-01-28

DISEÑO DE SEÑALES CON OPERACIONALES

OBJETIVO

• Diseñar un circuito usando amplificadores operacionales, con las señales

dadas en clase.

• Familiarizarse con los diferentes elementos que se utilizan en el circuito.

• Encontrar la diferencia de la simulación y los cálculos teóricos con la

práctica.

MATERIALES

• 1 LM 555

• 4 TL082

• 3 Capacitores de 0.01uF

• 6 Resistencias de 1KΩ

• 1 Resistencia de 220KΩ

• 1 Resistencia de 22 KΩ

• 1 Resistencias de 47 KΩ

• 2 Resistencias de 91 KΩ

• 2 Resistencias de 200 KΩ

• 1 Resistencia de 540 KΩ

• 12 Resistencias de 10KΩ

HERRAMIENTAS

• Osciloscopio

• 9 Fuentes DC

• Multimetro

• Puntas de prueba

• Protoboard

• Computador

TAREA

La tarea consiste en realizar un circuito que cumpla las siguientes condiciones

• Con el 555 generar un señal cuadrada que cumpla en t1= 5ms, t2=3ms.

• Luego que la señal decrezca a 2V como se muestra

• Desplazarla entre 1v y -1V

• Realizar una integración, entonces quedando.

• Y desplazarla entre

• Por último utilizamos un comparador con las siguientes condiciones

Para Vout=

Primero debemos tener en claro las funciones del 555

Datasheet para realizar las etapas correspondientes

El temporizador 555 se puede conectar para que funcione de diferentes maneras, entre los

más importantes están: como

Puede también configurarse para por ejemplo generar formas de onda

Y desplazarla entre -1V y -3V

Por último utilizamos un comparador con las siguientes condiciones

Para Vout=

MARCO TEORICO

Primero debemos tener en claro las funciones del 555 como del Tl082 y ver hoja de datos

s etapas correspondientes.

se puede conectar para que funcione de diferentes maneras, entre los

como multivibrador astable y como multivibrador monoestable

Puede también configurarse para por ejemplo generar formas de onda tipo Rampa.

Datasheet LM 555

Por último utilizamos un comparador con las siguientes condiciones

hoja de datos

se puede conectar para que funcione de diferentes maneras, entre los

monoestable.

tipo Rampa.

TL082.- Es un Amplificador

respuesta a las trabajo (slew rate= 13V/µS typ), alta

distorsión armónica y entrada diferencial para prevenir la amplificación de señales

en modo común. Encapsulado DIP de 8 pines.

Calculamos los valores de resistencias utilizamos las siguientes formulas.

Datasheet TL082

Es un Amplificador operacional dual con entrada JFET

(slew rate= 13V/µS typ), alta impedancia de entrada,

distorsión armónica y entrada diferencial para prevenir la amplificación de señales

Encapsulado DIP de 8 pines.

DESARROLLO

ETAPA 1

Calculamos los valores de resistencias utilizamos las siguientes formulas.

JFET, excelente

impedancia de entrada, baja

distorsión armónica y entrada diferencial para prevenir la amplificación de señales

Calculamos los valores de resistencias utilizamos las siguientes formulas.

CALCULOS

- Primero asumimos C1=C2=0.1uF

Entonces t2= 0.693 * R2 * C2

Sabemos que t2=3ms y t1=5ms

Entonces R2= 43.29KΩ

Y t1= 0.693*(R2+R1)*C2

R1= 28.86KΩ

De este modo obtenemos el periodo deseado.

ETAPA 2

• Par realizar esta etapa necesitamos 2 operacionales. Como necesitamos

reducir su voltaje utilizamos un inversor por la razón de que este posee

ganancia 1 lo que nos facilita encontrar los 2V, entonces obtenemos -2V por

el inversor entonces utilizamos un multiplicador de voltaje de -2vDC para

subirle de su posición obteniendo 2v positivos pero este se encuentra

invertido, lo que utilizamos el segundo inversor con ganancia 1 para

invertirle y obtener lo que se necesita, para mejor entendimiento observe la

grafica tanto de proteus como del osciloscopio.

CALCULOS:

Primer operacional

Sabemos que el Vin=5V y queremos un Vout =2V, entonces asumimos

cualquier valor de Ri que sean >= de 10K en este caso asumimos el Ri =

220K

Entonces Vout=-Vin*(Rf/Ri)

Rf= (Vout*Ri)/Vin

RF=88K ,pero utilizamos una resistencia estandarizada de 91K la más

próxima a la calculada, o de otra manera se recomienda utilizar

potenciómetros para mayor precisión.

Segundo Operacional

RI = Rf=10K , por Ganancia=1

Entonces Vin´=-Vout= 2V

En la siguiente gráfica se muestra de color azul lo requerido, observar su voltaje.

ETAPA 3

• Para realizar esta etapa también utilizamos dos operacionales el primero es

un inversor con ganancia 1 el cual solo nos invierte la señal entonces en

este primer tramo tenemos -2V entonces utilizamos otro operacional

inversor para que la invierta y la multiplique por 1V DC de esta manera lo

que hacemos que la señal baje de 2V a 1V pero mantenemos la amplitud de

2 Vpp , para mayor entendimiento mirar la simulación y los cálculos.

CALCULOS:

Primer Operacional

RI = Rf=10K , por Ganancia=1

Entonces Vout=-Vin*(Rf/Ri)

Vout= -2V

Segundo Operacional

Como su amplitud es la misma, solo se la desplaza un voltio hacia abajo entonces la

ganancia es 1

RI = Rf=10K , por Ganancia=1

Vout=-Vin*(Rf/Ri)

Como se multiplica por 1V positivos para que baja

Entonces -2V=-2V

En la siguiente gráfica se muestra de color amarilla lo requerido, observar su

voltaje.

ETAPA 4

• Para realizar esta integral solamente utilizamos un operacional con el fin de

obtener una señal triangular que se encuentre en los valores de 1V y -1V lo

que quiere decir de amplitud 2Vpp.

CALCULOS

Asumimos C=0.1uF y sabemos que R29=10*R28

Entonces utilizamos la siguiente fórmula

Voutpp= Vinpp / (4*f*R28*C)

Tenemos Vinpp=2V y queremos 2Voutpp

Entonces calculamos R28

Sabemos que nuestro periodo es de T=8ms

Entoces f=1/T =125Hz

R28=Vinpp/ (4*f*Voutpp*C)

R28 = 20K

ETAPA 5

• En esta etapa se utilizan dos operacionales que cumplen la misma

aplicación que la que realizamos en la etapa 3 con la diferencia de que

tenemos que bajarle a la señal entre -1V y -3V entonces lo único que cambia

es en el multiplicador, entonces multiplicamos 2VDC, obteniendo lo

siguiente.

CALCULOS

Primer Operacional

RI = Rf=10K , por Ganancia=1

Entonces Vout=-Vin*(Rf/Ri)

Vout= -Vin

Segundo Operacional

RI = Rf=10K , por Ganancia=1 para volverla a invertir

Vout=-Vin*(Rf/Ri)

-Vout = -Vin

Como se multiplica por 2V positivos para que baja

Entonces -2Vpp=-2Vpp

En la siguiente gráfica se muestra de color amarilla lo requerido, observar su

voltaje.

ETAPA 6

• Para realizar la función que nos pide debemos tomar en cuenta que este

amplificador tiene que trabajar como comparador analizado por histéresis,

el comparador genera siempre señales cuadradas hasta el +-Vsaturación el

cual es el 90% del Vcc en este caso el Vcc = +-15V, para mayor comprensión

ver cálculos.

CALCULOS

Para Vout= 2

.

Dada la función tenemos que verificar Vul=voltaje umbral superior y el

Vlt=voltaje de umbral inferior, analizando la función podemos decir que es

un comparador no inversor

Entonces Vut=-2V lógicamente y el Vlt=-2.5

Entonces nos dice que cuando el vin esté en -2V la forma de onda cuadra va

a ir a +Vsat y cuando el vin este el -2.5 la forma de onda cuadra va a ir a -

Vsat

Entonces

VH=Vut – Vlt

VH= -2V-(-2.5V)

VH=0.5V

Vctr= (Vut + Vlt)/2

Vctr= (-2V +(-2.5V))/2

Vctr= -2.25V

Sabemos que el Vsaturación =90% del Vcc

Entonces Vsat=13.5V

+= (Vsat Vsat)/VH

+= (13.5 13.5)/0.5V

+= 54

Donde la simulación R32 se asume de 10K

Y R33=+*R32

Entonces R33=540KΩ

Vref= (Vctr/(11/+))

Vref= (-2.25V/(11/54))

Vref=-2.209V este es voltaje que va en la entrada inversora.

DIAGRAMA GENERAL

CONCLUCIONES

• Es necesario utilizar potenciómetros en la resistencia 1 y 2 del Lm555 para

obtener el t1 y el t2 propuestos en la tarea.

• Los cálculos obtenidos teóricamente en voltajes, que son utilizados como

multiplicadores en el operacional, en la práctica estos valores varía con un

error mínimo aunque en Proteus el cálculo sea ideal.

• Se debe armar el circuito de etapa en etapa de lo contrario se produce

confusión.

BIBLIOGRAFIA

• PRINCIPIOS DE ELECTRONICA; MALVINO, Albert Paul; Mc Graw Hill;

Sexta Edición. Capitulo Amplificadores Operacionales y el Capítulo de

osciladores.

• http://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_integrado_555 13-01-2011

• http://www.datasheetcatalog.net/es/datasheets_pdf/T/L/0/8/TL082.shtml

13-01-2011

• http://search.datasheetcatalog.net/key/555 13-112011