AñoA. Tema: Comparador LM741. Alumno: De la cruz Quispe, Luis Marino. Profesor: Wilder Román Munive. Universidad: San Luis Gonzaga

Transcripción

1 AñoA Tema: Comparador LM741 Alumno: De la cruz Quispe, Luis Marino Profesor: Wilder Román Munive Universidad: San Luis Gonzaga Escuela: Ingeniería Electrónica Ciclo: II 2012 Ica - Perú

2 Introducción: Los circuitos integrados son circuitos "comprimidos" que realizan la misma función que un circuito compuesto de transistores, diodos, resistencias, etc., cuyo número puede llegar a superar el millón de componentes. Entre los muchos circuitos integrados que existen en este trabajo se desarrollara todo lo concerniente a un comparador LM741, con este trabajo se desea tener una idea clara de lo que se encarga un comparador en el mundo de la electrónica para así tener los conocimientos Teóricos de unos de los muchos circuitos integrados los cuales mejoran nuestra Vida y las hacen más llevadera. Antes de empezar con la definición de lo que es un comparador necesitamos saber que es un circuito Integrado así que comencemos.

3 Componentes Electrónicos: Circuitos Integrados (Comparador LM741) 1. Definiciones : Definición 1 Un circuito integrado es una pastilla o chip sólido en la que se encuentran todos o casi todos los componentes electrónicos necesarios embebidos en una resina, para realizar alguna función. Estos componentes son transistores en su mayoría, aunque también contienen resistencias, diodos, capacitores, etc. Definición 2: Un circuito integrado (CI) es una pastilla o chip muy delgado en el que se encuentran miles o millones de dispositivos electrónicos interconectados, principalmente diodos y transistores, aunque también componentes pasivos como resistencias o condensadores. Su área puede ser de 1 cm2 o incluso inferior.

4 2. Inventor : El primer CI fue desarrollado en 1958 por el ingeniero Jack Kilby justo meses después de haber sido contratado por la firma Texas Instruments. Se trataba de un dispositivo de germanio que integraba seis transistores en una misma base semiconductora para formar un oscilador de rotación de fase. En el año 2000 Kilby fue galardonado con el Premio Nobel de Física por la contribución de su invento al desarrollo de la tecnología de la información. 3. Clasificación : 3.1 Atendiendo al nivel de integración (número de componentes) los circuitos integrados se clasifican en: *SSI (Small Scale Integration) pequeño nivel: de 10 a 100 transistore *MSI (Medium Scale Integration) medio: 101 a transistores *LSI (Large Scale Integration) grande: a transistores

5 *VLSI (Very Large Scale Integration) muy grande: a transistores *ULSI (Ultra Large Scale Integration) ultra grande: a transistores *GLSI (Giga Large Scale Integration) giga grande: más de un millón de transistores 3.2 En cuanto a las funciones integradas, los circuitos se clasifican en dos grandes grupos: Circuitos integrados analógicos. Pueden constar desde simples transistores encapsulados juntos, sin unión entre ellos, hasta circuitos completos y funcionales, como amplificadores, osciladores o incluso receptores de radio completos. Circuitos integrados digitales. Pueden ser desde básicas puertas lógicas (AND, OR, NOT) hasta los más complicados microprocesadores o microcontroladores. 4. Tipos : Existen al menos tres tipos de circuitos integrados: Circuitos monolíticos: Están fabricados en un solo monocristal, habitualmente de silicio, pero también existen en germanio, arseniuro de galio, silicio-germanio, etc.

6 Circuitos híbridos de capa fina: Son muy similares a los circuitos monolíticos, pero, además, contienen componentes difíciles de fabricar con tecnología monolítica. Muchos conversores A/D y conversores D/A se fabricaron en tecnología híbrida hasta que los progresos en la tecnología permitieron fabricar resistores precisos. Circuitos híbridos de capa gruesa: Suelen contener circuitos monolíticos sin cápsula, transistores, diodos, etc, sobre un sustrato dieléctrico, interconectados con pistas conductoras. Los resistores se depositan por serigrafía y se ajustan haciéndoles cortes con láser. Todo ello se encapsula, en cápsulas plásticas o metálicas, dependiendo de la disipación de energía calórica requerida. En muchos casos, la cápsula no está "moldeada", sino que simplemente se cubre el circuito con una resina epoxi para protegerlo. Circuitos integrados de memoria con una ventana de cristal de cuarzo que posibilita su borrado mediante radiación ultravioleta.

7 6.- Aplicaciones: El desarrollo de los circuitos integrados ha revolucionado los campos de las comunicaciones, la gestión de la información y la informática. Los circuitos integrados han permitido reducir el tamaño de los dispositivos con el consiguiente descenso de los costos de fabricación y de mantenimiento de los sistemas. Al mismo tiempo, ofrecen mayor velocidad y fiabilidad. Los relojes digitales, las computadoras portátiles y los juegos electrónicos son sistemas basados en microprocesadores. Otro avance importante es la digitalización de las señales de sonido. La electrónica médica a llegado hasta a sistemas que pueden diferenciar aún más los órganos del cuerpo humano. Se han desarrollado asimismo dispositivos que permiten ver los vasos sanguíneos y el sistema respiratorio. También la alta definición promete sustituir a numerosos procesos fotográficos al eliminar la necesidad de utilizar plata. La investigación actual dirigida a aumentar la velocidad y capacidad de las computadoras se centra sobre todo en la mejora de la tecnología de los circuitos integrados y en el desarrollo de componentes de conmutación aún más rápidos. Se han construido circuitos integrados a gran escala que contienen

8 varios centenares de miles de componentes en un solo chip. Han llegado a fabricarse computadoras que alcanzan altísimas velocidades en las cuales los semiconductores son reemplazados por circuitos superconductores que utilizan las uniones de Josephson y que funcionan a temperaturas cercanas al cero absoluto. * Al tener Claro la definición de lo son los circuitos integrados podemos pasar a explicar lo que son los Comparadores: 1. Comparadores: Un comparador es un circuito analógico que monitorea dos entradas de voltaje. Uno es llamado voltaje de referencia (Vref) y el otro voltaje de entrada (Vin). Cuando Vin se incrementa por encima o se reduce por debajo de Vref, la salida (Vout) del comparador cambia de estado entre bajo y alto. Algunos circuitos integrados (como el IC-339, IC-311 etc.) se han diseñado específicamente como comparadores otros como el IC-741 aunque son en realidad amplificadores operacionales pueden ser usados como comparadores. Estos chips (generalmente con 8 patas) tienen una entrada para Vref, otra para Vin, una de salida Vout, una para el voltaje de alimentación (Vcc) y otra de Tierra.

9 2. AMPLIFICADOR OPERACIONAL 741 Este circuito integrado contiene internamente un amplificador diferencial (es capaz de amplificar la diferencia de dos tensiones de entrada) construido principalmente a partir de transistores y resistencias En las figuras se muestra su símbolo Símbolo del A.O. El LM741 es una de las presentaciones más básicas y conocidas de la familia de los Amplificadores Operacionales. Estos elementos, a grandes rasgos, son circuitos integrados que poseen (normalmente) dos entradas - una inversora y otra no inversora - y una salida. Esta salida tiene la característica de representar la resta entre las señales de entrada,

10 multiplicada por una amplificación natural. Para el caso del LM741 el factor de amplificación natural es de 10 elevado a 6 ( ). La representación de este circuito integrado es, normalmente, en forma de encapsulado DIP de 8 patas, y cada una se representa a continuación: Este encapsulado, a diferencia de lo que estamos acostumbrados con la utilizada familia TTL, no se alimenta por el pin 8 y 4, sino que se alimenta por los pines 7 y 4. Aunque el chip dispone de ocho patillas (pines) tres de ellas se reservan para funciones especiales el resto, tienen asignadas las siguientes funciones: Pin Nº 2: entrada de señal inversora. Pin Nº 3: entrada de señal no inversora. Pin Nº 6: terminal de salida. Pin Nº 7: terminal de alimentación positiva (Vcc) Pin Nº 4: terminal de alimentación negativa (-Vcc)

11 La alimentación del circuito puede realizar mediante una sola pila o mediante dos, en cuyo caso se denomina alimentación simétrica. Como se dijo el CI LM741 es un amplificador operacional que puede servir como un comparador cuando se le configura para aquella función. Nota: El amplificador operacional recibe este nombre porque inicialmente fue diseñado para poder realizar operaciones matemáticas con señales eléctricas formando parte de los denominados calculadores analógicos. Hoy en día se emplea en infinidad de aparatos e instrumentos de la industria, medicina. etc.. 3. Características Entre las características más importantes que posee este circuito integrado, se pueden destacar: Alta impedancia (resistencia) de entrada: del orden de 1 MW, lo cual implica que la intensidad de corriente por los terminales de entrada será despreciable. Baja impedancia de salida: del orden de 150 W, pudiendo atacar cualquier carga (circuito) sin que su funcionamiento se modifique dependiendo del valor de ésta.

12 Tensión máxima de alimentación: ±Vcc = ± 18 V. Implica que la tensión de salida nunca podrá superar a la de alimentación. Alta ganancia de tensión en lazo abierto (sin conectar ningún componente entre la salida y cualquiera de las entradas) con pequeños valores de tensión en los terminales de entrada se consiguen grandes tensiones de salida. 4. Comparador LM741: Cuando el amplificador Operacional es configurado para realizar la función de un Comparador realiza la siguiente función: En este modo de trabajo el amplificador operacional compara dos tensiones V- y V+, aplicadas en la entrada inversora (-) y en la entrada no inversora (+) respectivamente. Cuando la tensión en la entrada no inversora es mayor que la aplicada en la entrada inversora, la tensión de salida será igual a la de la alimentación positiva (+Vcc). Por el contrario, cuando la tensión de entrada V- sea superior a V+, la tensión de salida será igual a la de la alimentación negativa (-Vcc).

13 En ambos casos, el amplificador operacional trabaja en zona de saturación, positiva o negativa respectivamente. 5. Esquema : El esquema que sigue es un diagrama de como conectar un circuito integrado del tipo IC-741 como comparador. Como puede observarse el voltaje de alimentación se conecta a la pata número 7 y la 4 a tierra. Las patas 2 y 3 son las patas de entrada de los voltajes a comparar, y el voltaje de salida se obtiene por la pata 6.

14 6. Conclusiones: Lo circuitos Integrados Han evolucionado Mucho desde su invención, tal evolución - tanto estructural como en desempeño - a hecho que se Puedan llegar a hacer Tecnologías que antes solo se veía en peliculas de ciencia Ficción. Los CI son cada ves mucho mas pequeños, esto a hecho que la tecnología este al alcance de todos y no solo de sectores dedicados a la ciencia, gracias a esto se disparo la tecnología en porcentajes muy elevados para el bien de la Humanidad. Un comparador es un circuito integrado, ya sea analógico o digital, capaz de comparar dos señales de entrada y variar la salida en función de cuál es mayor. Algunos Circuitos integrados son diseñados como comparadores Netos, pero el LM741 en si no es un comparador es un amplificador Operacional, el LM741 aun así se puede usar como comparador ya que tiene las características de uno de ellos

15 Web grafía