Disparador Schmitt inversor
Subtemas
Control on off de temperatura con histéresis v2.0
Oscilador de relajación con amplificador operacional
PWM con amplificador operacional
El disparador Schmitt inversor es un amplificador comparador con histéresis. A diferencia del opamp comparador en donde hay dos voltajes de entrada, uno en el pin inversor y otro en el pin no inversor, y de acuerdo a cual sea el mayor de estos se determina si la salida es VOH o VOL, en un disparador Schmitt hay una ventana de voltaje con limites llamados VIH (limite superior) y VIL (limite inferior), cuando el voltaje de entrada es mayor a VIH la salida cambia a VOL, y cuando la salida es menor a VIL la salida cambia a VOH. Si la entrada se mantiene por encima de VIL y por debajo de VIH la salida no cambia, y permanece en su estado anterior. En un amplificador operacional ideal VOL es igual al voltaje de polarización negativo y VOH es igual al voltaje de polarización positivo. Pero en la realidad hay un recorte respecto a los voltajes de polarización, es decir VOH es un poco menor que el voltaje positivo de polarización, y VOL es un poco mayor que el voltaje de polarización negativo, este recorte en la salida puede no ser simétrico. Con un voltimetro midiendo la salida se hallan los valores reales de VOH y VOL. El comportamiento del circuito es como se muestra en la siguiente figura:
Se puede observar como cuando la señal de entrada es mayor que VIH la salida es VOL, y que cuando la señal de entrada es menor que VIL la señal de salida es VOH. En un disparador Schmitt inversor la entrada es por el pin inversor, el circuito es el siguiente:
Donde Vx es una fuente externa cuya función es fijar la ventana de histéresis, y R- es una resistencia que tiene como función balancear el circuito (eliminar corriente de bias). Las ecuaciones de diseño son las siguientes:
Ahora si no desea utilizar la fuente externa VX esta puede ser reemplazada por un divisor resistivo tal como se muestra en la siguiente figura:
Las ecuaciones para hallar R1A y R1B son las siguientes:
Se puede ver que R1A y R1B dependen de los voltajes de polarización V+ y V-, de la fuente VX y de la resistencia R1.
Control on off de temperatura con histéresis v2.0
Oscilador de relajación con amplificador operacional
PWM con amplificador operacional
El disparador Schmitt inversor es un amplificador comparador con histéresis. A diferencia del opamp comparador en donde hay dos voltajes de entrada, uno en el pin inversor y otro en el pin no inversor, y de acuerdo a cual sea el mayor de estos se determina si la salida es VOH o VOL, en un disparador Schmitt hay una ventana de voltaje con limites llamados VIH (limite superior) y VIL (limite inferior), cuando el voltaje de entrada es mayor a VIH la salida cambia a VOL, y cuando la salida es menor a VIL la salida cambia a VOH. Si la entrada se mantiene por encima de VIL y por debajo de VIH la salida no cambia, y permanece en su estado anterior. En un amplificador operacional ideal VOL es igual al voltaje de polarización negativo y VOH es igual al voltaje de polarización positivo. Pero en la realidad hay un recorte respecto a los voltajes de polarización, es decir VOH es un poco menor que el voltaje positivo de polarización, y VOL es un poco mayor que el voltaje de polarización negativo, este recorte en la salida puede no ser simétrico. Con un voltimetro midiendo la salida se hallan los valores reales de VOH y VOL. El comportamiento del circuito es como se muestra en la siguiente figura:
Tenga en cuenta
- El valor de R2 es libre, escoja el valor más adecuado.
- V+ y V- son los voltajes de polarización del amplificador operacional.
- VOH y VOL son los voltajes de salida del amplificador, donde VOH es un poco menor que V+ y VOL es un poco mayor que V-.
- VIH y VIL son los voltajes superior e inferior de la ventana de histéresis, el máximo valor de VIH debe ser menor o igual a VOH y el mínimo valor de VIL debe ser mayor igual a VOL, es decir la ventana de histéresis no debe salirse de los voltajes de salida del amplificador operacional.
Calculadora Disparador Schmitt inversor
Como usar la calculadora:
- Para los datos de entrada en caso de tener decimales se usa el punto no la coma. De usar la coma se produce error.
- La calculadora da los resultados de VX y R1 en caso de usar la fuente externa, y da los resultados de R1A y R1B en caso de usar el divisor resistivo.
- La calculadora da los resultados de VX y R1 en caso de usar la fuente externa, y da los resultados de R1A y R1B en caso de usar el divisor resistivo.
- Los voltajes V+, V-, VOH, VOL, VIH y VIL están en voltios. Los voltajes se deben ingresar con su respectivo signo, si son positivos no se coloca signo y si son negativos colocando el signo menos.
- Las resistencias R1, R1A, R1B, R2 y R- se pueden ajustar a ohmios (Ω), kiloohmios (kΩ) o a Megaohmios (MΩ).
Descarga la simulación en Proteus 7.9 de Disparador Schmitt inversor aquí.
Descarga la simulación en Proteus 8.3 de Disparador Schmitt inversor aquí.
- Las resistencias R1, R1A, R1B, R2 y R- se pueden ajustar a ohmios (Ω), kiloohmios (kΩ) o a Megaohmios (MΩ).
Descarga la simulación en Proteus 7.9 de Disparador Schmitt inversor aquí.
Descarga la simulación en Proteus 8.3 de Disparador Schmitt inversor aquí.
Ejemplo 1. Se desea implementar un disparador Schmitt inversor con el amplificador lm741. Se tienen los siguientes datos: Voltajes de polarización V+=12V y V-=-12V, Voltajes ventana de histéresis VIH=3V y VIL=2V, Voltajes de salida del amplificador VOH=11V y VOL=-11V. Además se usará una fuente externa, diseñe el circuito.
Solución. Se elige 22kΩ como valor de R2, Hallamos el valor de R1:
Ahora se halla VX:
Y finalmente hallamos R-:
El circuito con el lm741 queda de la siguiente manera:
La simulación es la siguiente:
La señal de entrada es de color amarilla y la señal de salida es de color azul. Se observa que la señal de salida conmuta a VOH(11V) cuando la señal de entrada es menor que VIL (2V) y conmuta a VOL (-11V) cuando la señal de entrada es mayor a VIH (3V).
Ejemplo 2. Se desea realizar un disparador Schmitt inversor con el amplificador lm324. Se tiene los siguientes datos V+=12V, V-=0V, VIH=5V, VIL=4V, VOH=10.8V y VOL=0V. No se quiere usar una fuente externa, determine el circuito.
Solución. Se elige 10kΩ como valor de R2, ahora se halla el valor de R1:
Ahora se halla VX:
Hallamos el valor de R-:
Ahora procedemos a hallar el valor del divisor resistivo. Hallamos el valor de R1A:
Y finalmente hallamos el valor de R1B:
El circuito con el amplificador lm324 queda de la siguiente forma:
La simulación es la siguiente:
La señal de entrada es de color amarilla y la señal de salida es de color azul. Se observa que la señal de salida conmuta a VOH(10.8V) cuando la señal de entrada es menor que VIL (4V) y conmuta a VOL (0V) cuando la señal de entrada es mayor a VIH (5V).
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