Disparador Schmitt no inversor
Subtemas
Control on off de temperatura con histéresis v1.0
Generador de señal triangular y señal cuadrada
Generador de señal diente de sierra y PWM variable
El disparador Schmitt no 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 VOH , y cuando la salida es menor a VIL la salida cambia a VOL . 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 V- y VOH es igual al voltaje de polarización positivo V+, 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 cambia a VOH y que cuando la señal de entrada es menor que VIL la señal de salida cambia a VOL. En un disparador Schmitt no inversor la entrada es por el pin no inversor, el circuito es como se muestra a continuación:
Control on off de temperatura con histéresis v1.0
Generador de señal triangular y señal cuadrada
Generador de señal diente de sierra y PWM variable
El disparador Schmitt no 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 VOH , y cuando la salida es menor a VIL la salida cambia a VOL . 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 V- y VOH es igual al voltaje de polarización positivo V+, 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:
Donde VX es una fuente externa que se debe agregar al circuito para fijar la ventana de histéresis, y RAB es una resistencia cuya función es la de balancear el circuito (eliminar corriente de bias). Las ecuaciones de diseño son las siguientes:
Ahora si no se desea usar la fuente externa VX esta se puede reemplazar por un divisor resistivo tal como se muestra en la siguiente figura:
Las ecuaciones para hallar RA y RB son las siguientes:
Se puede ver que RA y RB dependen de los voltajes de polarización V+ y V-, del voltaje VX y de la resistencia RAB.
Tenga en cuenta
- El valor de R1 es libre, escoja el valor mas 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 no 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 arroja los datos de VX y RAB en caso de usar la fuente externa VX, y arroja los datos de RA y RB en caso de usar el divisor resistivo.
- La calculadora arroja los datos de VX y RAB en caso de usar la fuente externa VX, y arroja los datos de RA y RB en caso de usar el divisor resistivo.
- Los voltajes V+, V-, VOH, VOL, VIH, VIL y Vx están en voltios.
- Los voltajes se deben ingresar con su respectivo signo, es decir si son voltajes positivos sin signo y si son voltajes negativos anteponiendo el signo menos.
- Los voltajes se deben ingresar con su respectivo signo, es decir si son voltajes positivos sin signo y si son voltajes negativos anteponiendo el signo menos.
- Las resistencias R1, R2, RAB, RA y RB se pueden ajustar a ohmios (Ω), kiloohmios (kΩ) o a Megaohmios (MΩ).
Descarga la simulación en Proteus 7.9 de Disparador Schmitt no inversor aquí.
Descarga la simulación en Proteus 8.3 de Disparador Schmitt no inversor aquí.
Descarga la simulación en Proteus 7.9 de Disparador Schmitt no inversor aquí.
Descarga la simulación en Proteus 8.3 de Disparador Schmitt no inversor aquí.
Ejemplo 1. Se desea realizar un disparador Schmitt no inversor con el amplificador lm741. Se tienen los siguientes datos: Voltajes de polarización V+=12V y V-=-12V, Voltajes de ventana de histéresis VIH=-2V y VIL=-3V, Voltajes de salida del amplificador VOH=11V y VOL=-11V. Se usará además una fuente externa VX, realice el diseño.
Solución. Se elige 1kΩ como valor de R1. Hallamos R2:
Ahora se halla VX:
Y finalmente hallamos el valor de RAB:
El circuito queda de la siguiente manera:
La simulación es la siguiente:
La señal de entrada es la linea amarilla y la señal de salida es la linea azul. Se observa que la señal de salida conmuta a VOH (11V) cuando la señal de entrada supera el VIH (-2V), y conmuta a VOL (-11V) cuando la señal de entrada es menor que VIL (-3V).
Ejemplo 2. Se realizara un disparador Schmitt con el amplificador lm324. Se tienen los siguientes datos V+=12V, V-=0V, VIH=7V, VIL=5V, VOH=10.8V y VOL=0V. No se desea utilizar la fuente externa VX, determine el circuito.
Solución. Se elige 1kΩ como valor de R1. Se halla el valor de R2:
Ahora se halla VX:
Hallamos el valor de RAB:
Como no se usará la fuente externa Vx hallamos el valor del divisor resistivo. Hallamos el valor de la resistencia RA:
Y finalmente hallamos el valor de RB:
El circuito queda de la siguiente manera:
La simulación es la siguiente:
La señal de entrada es la línea amarilla y la señal de salida es la línea azul. Se observa que la señal de salida conmuta a VOH (10.8V) cuando la señal de entrada supera el VIH (7V), y conmuta a VOL (0V) cuando la señal de entrada es menor que VIL (5V).
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