PRACTICA N 4 ASTABLES Y GENERADORES DE BARRIDO PREPARACIÓN TEÓRICA

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José María Zúñiga Paz
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1 PRACTICA N ASTABLES Y GENERADORES DE BARRIDO PREPARACIÓN TEÓRICA.. INTRODUCCIÓN: Tanto los multivibradores astables como los generadores de barrido constituyen dos de los bloques básicos en multiplicidad de aplicaciones industriales, especialmente en aquellas referidas a la generación y modificación de formas de onda... OBJETIVOS: Determinar los aspectos básicos relativos al funcionamiento de multivibradores astables con amplificadores operacionales y circuitos integrados. Establecer las ecuaciones que permiten calcular los componentes de configuraciones típicas de circuitos astables y generadores de barrido. Acoplar diversos circuitos para detectar los problemas inherentes a su conexión y mostrar alternativas de manejo de señales. Mostrar un ejemplo de modulación de un tren de pulsos. Establecer la correlación secuencial entre las diversas formas de onda asociadas al funcionamiento de los distintos circuitos estudiados... MULTIVIBRADOR ASTABLE CON AMPLIFICADOR OPERACIONAL La fig.. ilustra la configuración típica de un circuito astable basado en un amplificador operacional.

referidas a la generación y modificación de formas de onda.

2 R D Vc C P Vr R V LM R -V R D Vo Fig... Multivibrador Astable con A.O. Investigue y explique el funcionamiento del circuito astable de la fig.. anexe las formas de onda y las ecuaciones correspondientes. Si el operacional empleado es el LM alimentado con una fuente dual de /- V y además se tiene R = R =.7kΩ, R =.R = 7kΩ, P = 5kΩ, y C = 0.µF, deduzca y calcule la amplitud y frecuencia de Vc, Vr y Vo y dibújelas. Asuma que D y D son diodos ideales. Explique la función de la red R-R. Determine el papel de los diodos D y D en la operación del circuito. Explique el concepto de ciclo útil y deduzca la expresión matemática que permite calcularlo. Si R = 7kΩ y P = 0kΩ, determine el valor de R para tener un ciclo útil de 75%. Calcule el valor de la frecuencia de Vo. Indique posibles aplicaciones del circuito.

µF, deduzca y calcule la amplitud y frecuencia de Vc, Vr y Vo y dibújelas. Asuma que D y D son diodos ideales. Explique la función de la red R-R.

3 .. GENERADOR DE BARRIDO El circuito de la Fig.. es un generador de barrido con tensión de salida decreciente, construido en base al circuito astable estudiado en el apartado anterior. V D LED P V V UA LM R -V C V7 R R D D R Vx R5 R UB V LM -V P Q PNP V R6 C Q NPN R.7K Vo R9 V UC 0 LM D 9 Vy -V V R0 R Vo Fig.. Generador de Barrido Comparador Investigue y explique el funcionamiento del circuito de la Fig... anexe ecuaciones y formas de onda. Explique el papel de los diodos D, D, y D, los transistores Q y Q, los operacionales A y B y el diodo led LD. Si R = R = R =.7kΩ, P = 5kΩ, R = 0kΩ, R5 = 70Ω, R6 =.kω, R7 = kω, R = 0kΩ, C = 0.µF, C = 0.0µF, el transistor Q es el N90 y el transistor Q, el N905. Calcule la amplitud y frecuencia de las señales Vo y Vo y dibújelas. Anexe el Comparador C como etapa final del circuito. El terminal noinversor recibe la señal Vo y el terminal inversor una señal de tensión de V. Dibuje la tensión de salida Vo y explique el mecanismo de control del ciclo útil. Cuál es el valor más bajo del ciclo útil de Vo que se puede obtener con este circuito? Explique claramente.

. Generador de Barrido Comparador Investigue y explique el funcionamiento del circuito de la Fig... anexe ecuaciones y formas de onda.

4 5.5. SINCRONIZACIÓN Y CONTROL DE OSCILACIONES La Fig.. muestra el esquema de un multivibrador astable basado en el circuito integrado LM555, cuya operación se sincroniza y controla mediante una señal Vo rectangular de frecuencia y ciclo útil ajustables independientemente, la cual corresponde a la salida del comparador del apartado anterior. V D LD Vc V9 0V V Vc P V A LM R -0V R C R Vo D D Vx R R5 R7 Q PNP B LM C Q NPN R6 R.7K P 0V C 0 LM 9-0V V R0 D Vo R U 555 Gnd Vcc Trg Dis Out Thr Rst Ctl C R R C Vo Fig.. Circuito Modulador de Pulsos Investigue y explique el funcionamiento del circuito ilustrado. Si R = R = R =.7kΩ, P = 00kΩ, C = 0.µF, R = 0kΩ, R5 = 70Ω, R6 =.kω, C = 0.0µF, R7 = kω, R = 0kΩ y P aplica una tensión de V al terminal no-inversor del Comparador C, tomando en cuenta que R = kω, R = R = 0kΩ y que C = 0.µF, dibuje con valores las siguientes formas de onda: Vc, Vo, Vo, Vo, Vc y Vo. Cuál es la función de los potenciómetros P y P? Mencione y explique algunas aplicaciones prácticas que pueda tener el circuito ilustrado..5. BIBLIOGRAFÍA Stout and Kaufman. Operational Amplifier Circuit Design. McGraw-Hill, 976. Robert Coughlin. Circuitos Integrados Lineales. Prentice Hall, 97 Linear National Semiconductor Applications, 9.

independientemente, la cual corresponde a la salida del comparador del apartado anterior. V D LD Vc V9 0V V Vc P V A LM R -0V R C R Vo D D Vx R R5 R7 Q PNP B LM C Q NPN R6 R.

5 6 Milman and Halkias. Integrated Electronics. McGraw-Hill, 97. PRÁCTICA N ASTABLES Y GENERADORES DE BARRIDO TRABAJO DE LABORATORIO.. OBJETIVOS: Diseñar, montar y verificar el funcionamiento de varios circuitos multivibradores astables y generadores de barrido. Establecer las diferencias entre los resultados prácticos y las predicciones teóricas. Acoplar diversos circuitos y observar los problemas inherentes a su interconexión y las alternativas prácticas del manejo de señales. Considerar en detalle un modulador de pulsos como una aplicación práctica con posibilidades de uso industrial... MATERIAL REQUERIDO: Un circuito integrado LM. Un circuito integrado LM555. Cuatro diodos de señal N. Un diodo LED. Tres potenciómetros: kω, 50kΩ y 00kΩ. Cuatro condensadores: 0.0µF, 0.0µF, 0.0µF y 0.µF. Doce resistencias de 0.5W según valores de diseño. Una fuente dual. Un osciloscopio dual con accesorios. Un protoboard. Un multímetro electrónico.

Establecer las diferencias entre los resultados prácticos y las predicciones teóricas.

6 7 Cables y demás elementos de conexión... MULTIVIBRADOR ASTABLE CON AMPLIFICADOR OPERACIONAL La Fig.. ilustra el esquema de un multivibrador astable diseñado con el amplificador operacional LM. R D Vc C P Vr R V LM R -V R D Vo Fig... Multivibrador Astable con A.O. Monte el circuito ilustrado en la Fig... Emplee una fuente dual de /- V y escoja R = R =.7kΩ, R =.R = 7kΩ, P = Potenciómetro de 00kΩ y C = 0.µF. Verifique el funcionamiento del circuito. Ajuste P = 5kΩ y dibuje las siguientes formas de onda: Vo, Vc y Vr en forma secuencial. Compare sus resultados prácticos con sus predicciones teóricas. Determine el rango de frecuencia de Vo mediante la variación del potenciómetro P. Escoja R = 7kΩ y P = 0kΩ y selecciones R de modo que el ciclo útil de Vo sea de 75%. Determine la frecuencia correspondiente y compare estos resultados con los cálculos de su preparación. De qué manera se puede modificar el circuito para asegurar un ciclo útil del 50% a todas las frecuencias.

R = 7kΩ, P = Potenciómetro de 00kΩ y C = 0.µF. Verifique el funcionamiento del circuito. Ajuste P = 5kΩ y dibuje las siguientes formas de onda: Vo, Vc y Vr en forma secuencial.

7 .. GENERADOR DE BARRIDO La Fig.. ilustra el esquema de un generador de barrido con tensión de salida decreciente en el tiempo. V D R P V V UA LM -V C V7 R R Vo D D R Vx R5 R UB V LM -V P Q PNP V LED R6 C Q NPN R.7K Vo R9 V UC 0 LM D 9 Vy -V V R0 R Vo Fig.. Generador de Barrido Comparador Monte el circuito de la Fig... Escoja R = R = R =.7kΩ, P = 00kΩ, R = 0kΩ, R5 =.7kΩ, R6 =.7kΩ, R7 = kω, R =.7kΩ, P = kω, C = 0.µF, C = 0.0µF, D = D = D = diodos de señal. Q = N90, Q = N905. A = B = Amplificadores operacionales LM. Verifique el funcionamiento del circuito y ajuste P de modo que la señal de salida Vo sea una rampa sin pedestal en la parte inferior y dibuje en forma secuencial las siguientes formas de onda: Vc, Vo, Vx y Vo. Ajuste P y observe los efectos. Explique las funciones de los potenciómetros P y P..5. CONTROLES DE FRECUENCIA Y CICLO ÚTIL

.. Escoja R = R = R =.7kΩ, P = 00kΩ, R = 0kΩ, R5 =.7kΩ, R6 =.7kΩ, R7 = kω, R =.7kΩ, P = kω, C = 0.µF, C = 0.0µF, D = D = D = diodos de señal. Q = N90, Q = N905.

8 9 Anexe el comparador C. escoja R9 = kω y R0 = R = 0kΩ. Dibuje secuencialmente las siguientes formas de ondas: Vo, Vy y Vo. explique la operación global del circuito e indique posibles aplicaciones del mismo. Explique la función del diodo D y de la resistencia R. Reemplace R9 por un potenciómetro P de 50kΩ. Varíe P y determine el rango del ciclo útil de Vo. Tome en cuenta los posibles efectos sobre la frecuencia y explique si son independientes. Coloque P en una posición intermedia y varíe la frecuencia de Vo mediante el ajuste de P. Determine los efectos sobre el valor del ciclo útil al cambiar la frecuencia, explique los resultados. Dibuje secuencialmente las señales Vo, Vy y Vo..6. MULTIVIBRADOR ASTABLE CON EL LM555 La Fig.. corresponde al circuito de un multivibrador astable construido en base al circuito integrado LM555. V Vo V U 555 V Gnd Vcc Trg Dis Out Thr Rst Ctl5 6 7 C R V7 R Vc C Fig.. Multivibrador Astable con el LM555 Monte el circuito de la fig... Tome R = R = 0kΩ, C = 0.0µF y C = 0.µF. Dibuje secuencialmente las siguientes formas de onda: V7, Vc y Vo.

Varíe P y determine el rango del ciclo útil de Vo. Tome en cuenta los posibles efectos sobre la frecuencia y explique si son independientes.

9 0 Calcule y compare los valores de amplitud y frecuencia de las señales antes mencionadas con los valores calculados..7 SINCRONIZACIÓN Y MODULACIÓN DE SEÑALES Desconecte el pin (reset del 555) de la fuente DC y conéctelo a la tensión Vo. Observe y explique los resultados. Dibuje secuencialmente las señales Vo, Vo, Vo, Vc y Vo. Varíe el ajuste de frecuencia y explique los efectos. Varíe el control de ciclo útil y explique los resultados. Compare sus predicciones teóricas y sus resultados experimentales. Señale posibles aplicaciones de este circuito modulador.

Observe y explique los resultados. Dibuje secuencialmente las señales Vo, Vo, Vo, Vc y Vo.

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