MULTIVIBRADORES y ELECTRÓNICA DE POTENCIA

Transcripción

1 MULTIVIBAOES y ELETÓNIA E POTENIA. MULTIVIBAO MONOESTABLE (un estado estable y un estado inestable). MULTIVIBAO ASTABLE (dos estados inestables) Introducción MULTIVIBAOES MONOESTABLES El circuito electrónico que más se utiliza tanto en la industria como en los circuitos comerciales, es el circuito temporizador o de retardo, cabe destacar el más económico y también menos preciso que consiste en una resistencia y un condensador. Un temporizador básicamente consiste en un elemento que se activa o desactiva después de un tiempo más o menos preestablecido. e esta manera podemos determinar el tiempo que ha de transcurrir para que el circuito susceptible de temporizarse se detenga, empiece a funcionar o simplemente cierre un contacto o lo abra.

2 ircuito de etardo (delay circuit) V i I I Temporizador Simple Multivibradores Monoestable Poseen un estado estable y uno inestable Estado Inestable Estado Estable isparo t m isparo t m t m El t m es independiente del ancho del pulso. Si durante el t m hay otro disparo este se suma si el monoestable es redisparable. t m = tiempo del Monoestable Monoestable 4

3 Multivibrador Monoestable Monoestable con I 555 : 5Kohm 5 /V /V 5Kohm 5Kohm 8 4 omparador superior FF omparador inferior Transistor de descarga Impulsador de salida 6 7 onfiguración Interna GN Trigger Output 4 eset V ischarge Thershold VO 5 Multivibrador Monoestable Monoestable con I 555 : V t m, A V in V O Monoestable con I 555 0,0µF 6

4 Multivibrador Monoestable Monoestable con I 4047 : V 4 V OS OUT _ Q Q común Astable Astable 4047 Osc. out etrigger _ Q Q Trigger Ext. ESET V SS (GN) 7 8 Trigger onfiguración 7 Multivibrador Monoestable Monoestable con I 4047 : TIGGE V V GN Trigger OS OUT _ Q anto de Subida anto de Bajada Subida y Bajada 4, 4 4, 8, 4 4, 4 5, 6, 7, 9, 8 5, 7, 9, 6 5, 6, 7, 9 8, Q Monoestable con

5 APLIAIÓN AL MULTIVIBAO MONOESTABLE V ESTE MULTIVIBAO SE ISPAA UANO ES ENEGIZAO. a Salida SU SALIA ES ATIVAA EN UN TIEMPO t m ESPUÉS QUE ES ENEGIZAO V 0 V POWE ON Salida t m 9 APLIAIÓN AL MULTIVIBAO MONOESTABLE V ESTE MULTIVIBAO SE ISPAA UANO ES ENEGIZAO. SU SALIA SE ATIVA ESPUES E UN TIEMPO a Salida E ETAO t m ESPUÉS QUE ES ENEGIZAO V 0 V POWE ON Salida t m 0 5

6 TAEA ibujar un multivibrador monoestable con amplificadores operacionales. Señale la ecuación que entrega el t m. ibuje y diseñe un circuito que encienda un tono de KHz durante un minuto cuando la entrada cae a cero volt. ibuje y diseñe un circuito que genere dos tonos cuando es activado con un canto de subida. El primer tono debe durar 0 segundos y el segundo tono debe durar 0 segundos Astable: posee dos estados inestables, es un generador de onda cuadrada o rectangular. Se puede formar con Amp. Op s. Fet s, Bjt s, ompuertas Lógicas y I s, etc º Estado º Estado 6

7 GENEAO E ONA UAAA O ETANGULA efiniciones: Tiempo de encendido: t ON Tiempo de apagado: t OFF iclo de trabajo(duty cycle): t ON ton t OFF t ON t OFF Astable con I 555 : GN 8 V Trigger Output ischarge Thershold eset 4 5 VO Astable con I

8 Astable con I 555 : 5Kohm 5 /V /V 5Kohm 5Kohm 8 4 omparador superior FF omparador inferior Transistor de descarga Impulsador de salida 6 7 onfiguración Interna GN Trigger Output 4 eset V ischarge Thershold VO 5 Astable con I 555 : onfiguración V V / V V 8 4 A / V B V O V V O t t t V 6 t on t off 5 t 0,0µF 6 8

9 Astable con I 555 : A partir del gráfico anterior, demostrar que: t t 0, 69 0, 69 A B B Nivel Alto ( carga de ) Nivel Bajo ( descarga de ) T t t 0,69 A B Para obtener t = t, implica B >> A T, 8 B 7 Astable con Transistor V Vout V t t Vout V V B Vout Vout V BEsat V BEsat V T T V B V BEsat V BEsat V Astable con Transistor 8 9

10 Astable con Transistor emostrar que: t t Nivel Alto ( descarga de ) Nivel Bajo ( descarga de ) T t t, 69 0 Si el circuito es Simétrico, o sea, = = T. 8 9 GENEAO E ONA UAAA O ETANGULA onversor de frecuencia voltaje (VO) V V BB alcular f=/t ibujar en secuencia de fase V OUT, V OUT, V B y V B Vout Vout T T V B V B 0 0

11 VO, OSILAO ONTOLAO PO VOLTAJE V A B V O Al variar el Voltaje de ontrol, cambiará la Frecuencia V 6 5 porqué? V control Astable con AmpOp : Osc. Senoidal omparador V out V ef omparador Integrador V ef V out

12 Oscilador de elajación I carga a hasta V UT V f I V V V o = V sat Astable con AmpOp : V UT (a) uando V o = V sat, V se carga al valor V UT I carga a desde V UT hasta V LT V V f I V V Voltaje inicial = V UT V o = V sat V LT (b) uando V o = V sat, V se carga al valor V LT Multivibrador astable ( = 00k, = 86k). 4

13 Ecuación Particular V UT 0 V LT V o V O =V SAT T = = /f V V f = V sat t T uando: f t = f t = f V f = V sat (c) Formas de onda V 0 = V sat f T f 5 Oscilador de elajación Astable con AmpOp: V emostrar que si t t f V e f V V e T Y si t = t t ln t f (Ecuación General) T t t f ln siendo 6

14 ON LM555 OSILAO ONTOLAO PO VOLTAJE (vco) V E 8 4 A B V O V O V 6 5 E 7 Astable con 4047 onfiguración V 4 V OS OUT Q _ Q común Astable Astable Trigger 4047 Osc. out etrigger _ Q Q Ext. ESET V SS (GN) 7 8 Trigger Astable con I

15 Astable con 4047 : T A = Período de la señal Q o Q (complemento) T A osc = Período de la señal del Oscilador Interno OS OUT Q _ Q T A osc T A T A osc T A T A osc T A 9 INTEGAOES ATIVOS LINEALES E i = V i = 0k = 0.F 5V 74 5V V o ramp E i = V i = 0k = 0.F 5V 74 5V V o ramp 0 5

16 GENEAO E IENTE E SIEA (SAWTOOTH GENEATO) Q = N904 ó N B = 0k Q E i = V i = 0k = 0.F 5V 74 5V V o ramp 5V 0 5V 5k 00k V o comp 0k 00 V ref = 0V Q (a) ircuito generador de onda diente de sierra La frecuencia de oscilación de este circuito es de 00 Hz. GENEAO E IENTE E SIEA (SAWTOOTH GENEATO) Q = N904 ó N B = 0k Q fte.de cte. constante E i = V i = 0k = 0.F 5V 74 5V V o ramp 5V 0 5V 5k 00k V o comp 0k 00 V ref = 0V Q (a) ircuito generador de onda diente de sierra La frecuencia de oscilación de este circuito es de 00 Hz. 6

17 GENEAO E IENTE E SIEA (SAWTOOTH GENEATO) fte.de cte. constante E i = V Q = N904 ó N Integrador Lineal i = 0k Q = 0.F 5V 74 5V V o ramp B = 0k 5V V o comp 0 5V 0k 5k 00k 00 V ref = 0V Q (a) ircuito generador de onda diente de sierra La frecuencia de oscilación de este circuito es de 00 Hz. GENEAO E IENTE E SIEA (SAWTOOTH GENEATO) Switch fte.de cte. constante E i = V Q = N904 ó N Integrador Lineal i = 0k Q = 0.F 5V 74 5V V o ramp B = 0k 5V V o comp 0 5V 0k 5k 00k 00 V ref = 0V Q (a) ircuito generador de onda diente de sierra La frecuencia de oscilación de este circuito es de 00 Hz. 4 7

18 GENEAO E IENTE E SIEA (SAWTOOTH GENEATO) Switch fte.de cte. constante E i = V Q = N904 ó N Integrador Lineal i = 0k Q = 0.F 5V 74 5V V o ramp B = 0k omparador 5V V o comp 0 5V 0k 5k 00k 00 V ref = 0V Q (a) ircuito generador de onda diente de sierra La frecuencia de oscilación de este circuito es de 00 Hz. 5 GENEAO E IENTE E SIEA (SAWTOOTH GENEATO) Switch fte.de cte. constante E i = V Q = N904 ó N Integrador Lineal i = 0k Q = 0.F 5V 74 5V V o ramp B = 0k omparador 5V V o comp 0 5V 0k 5k 00k 00 V ref = 0V Q (a) ircuito generador de onda diente de sierra ambia el voltaje de referencia La frecuencia de oscilación de este circuito es de 00 Hz. 6 8

19 GENEAO E IENTE E SIEA (SAWTOOTH GENEATO) Switch unidireccional fte.de cte. constante E i = V Q = N904 ó N Integrador Lineal i = 0k Q = 0.F 5V 74 5V B = 0k V o ramp omparador 5V V o comp 0 5V 0k 5k 00k 00 V ref = 0V Q (a) ircuito generador de onda diente de sierra ambia el voltaje de referencia La frecuencia de oscilación de este circuito es de 00 Hz. 7 GENEAO E IENTE E SIEA (SAWTOOTH GENEATO) V o comp y V o ramp (V) 5 0 V ref V o comp V ref = 0 V o ramp (V) La rampa se eleva hasta alcanzar el voltaje pico definido por V ref V o ramp t (ms) t (ms) La tasa de la subida está definida por: E i / i = V o ramp/t 0 5 V o comp (b) Salida de onda diente de sierra V o ramp y salida del comparador f emostrar que: o E i V i ref 8 9

20 GENEAO E IENTE E SIEA (SAWTOOTH GENEATO) Velocidad de Barrido: I V t Ei pero I Ei V t V ref i i Ei Ei V T f V toma el valor Vref Ei f i i pero t toma el valor T dado que el tiempo de descarga es muy corto Ei f i Vref i dado que es el valor al que conmuta el comparador 9 GENEAO BIPOLA E ONA TIANGULA p.56 = 0.05F p = 8k i = 4k 5V 74 5V V A = 0k 5V 0 5V V B (a) El circuito integrador 74 y el circuito comparador 0 se conectan para construir un generador de onda triangular El circuito generador de onda triangular bipolar en (a) produce las señales de un oscilador de onda cuadrada y triangular que se muestran en (b). La frecuencia de este generador es de khz. 40 0

21 GENEAO BIPOLA E ONA TIANGULA V A y V B (V) 5 V B en función de t V sat V A en función de t V UT t (ms) V LT emostrar que: f o p 4 i 0 V sat 5 (b) Formas de onda 4 GENEAO UNIPOLA E ONA TIANGULA p.59 = 0.05F p = 8k i = 4k 5V 74 5V V A = 0k 5V 0 5V V B (a) Generador de onda triangular unipolar El diodo convierte el generador de onda triangular bipolar en un generador de onda triangular unipolar. Este es un generador basico, la frecuencia de oscilación es de khz. 4

22 GENEAO UNIPOLA E ONA TIANGULA V A y V B (V) 5 V B en función de t V sat V A en función de t V UT t (ms) emostrar que: f o p i 0 V sat 5 (b) Formas de onda 4 A. El IA 470 W Id 4.7 K W E iac Vd Vi iac Vo Figura ircuito de prueba del IA. Figura IA en tensión alterna. A p 4,7 K W 50 K Vi 0, F L 00 W Vo Figura ircuito con IA 44

23 El IA 45 46

24 B. Los Optoacopladores. El optotransitor 4N6. 5V 5V V sw K 5 4N6 5,6 K V Vo sw vi K 6 MO0 5,6 K Vo 4 4 Figura 4. El optotransistor 4N6. Figura 5. El optotriac MO0. 4. Investigación 4.. Indique principal diferencia del MO0 y el MO ómo se manifiesta esta diferencia en un circuito de control y que ventajas tiene?. 47 ONTOL E ÁNGULO E ISPAO E 80 O V V V V V V V V V V O OMPAAO INTEGAO V OMPAAO 48 4

25 ONTOL E 80 PULSO ANHO V t 0 V 80 V EF V EF t 0 0 mseg V O LAO FIJO LAO FIJO t V O LAO FIJO t 49 ONTOL E

26 EL S. 5 EL S. 5 6

27 EL S. 5 EL TIA. 54 7

28 urvas del TIA. 55 EL S. A. El S 00 Vo 0V/75W SW 9 K 50 K TYN60 E900 Vscr 5 V S Vscr Vi= 0 Vac 0, F N4007 Figura ircuito de prueba del S. Figura El S en ontrol de Media Onda. Vi= 0 Vac Vo 0V/75W A Puente de iodos 9 K 50 K E900 TYN60 Vscr Tarea: ibujar en secuencia de fase las formas de ondas en V i V L y V S (fig s y) A 0, F N4007 Figura El S en ontrol de Onda ompleta. 56 8

29 B. El Triac V L 0V/75W 00 9 K 5 V SW TIA Vtriac Vi= 0 Vac 50 K E900 V triac 0, F Figura 4 ircuito de prueba del TIA. Figura 5 El TIA en tensión alterna. ontrol de Tensión con TIA ( Onda ompleta).. Tarea: ibujar en secuencia de fase las formas de ondas en V i V L y V TIA (fig 5) 57 Tarea ibujar un circuito de control de potencia con S y puente de diodos en corriente alterna y corriente continua. ibuje las formas de ondas en ambos casos en secuencia de fase, indicando la tensión de alimentación, la tensión de disparo, la tensión en el S y la tensión en la carga 58 9