Disparadores de Schmitt

Resumen

El propósito de este laboratorio es implementar tres disparadores de Schmitt, utilizando amplificadores operacionales y las resistencias necesarias para garantizar los voltajes de encendido y apagado.

Palabras Clave—Disparador, OP AMP, Thevenin.

INTRODUCIÓN

En electrónica se utilizan amplificadores operacionales por su versatilidad y funcionalidad, ya que con ellos se pueden implementar funciones, seguidores, y comparadores. En algunos casos estos comparadores, que conmutan su valor de salida entre su voltajes de saturación, no son utiles para aplicaciones en las que los valores a rectificar pueden alcanzar el voltaje de referencia para la entrada, por lo cual se debe recurrir a los disparadores de Schmitt, que tiene un voltaje de histéresis, que da un margen al error en las entradas, permitiendo así corregir señales que varían.

También se utilizan para implementar osciladores que pueden ser usados para generar señales periódicas, con una determinada frecuencia.

Proceso de diseño e implementación

Requerimientos

La implementación se debe realizar con valores comerciales de resistencias y con OP AMPs. Se debe utilizar una fuente única de 12V.

Para cada circuito se tienen los voltajes de encendido y apagado que se relacionan en la siguiente tabla:

Tabla I

Valores de Von y Voff para cada circuito

Análisis

Para los tres circuitos (por tener fuente única para la implementación) se tiene:

y

En los dos primeros disparadores se tienen voltajes de encendido y apagado dentro del rango permisible para trabajar con los OP AMPs, es decir:

En el tercer circuito, no se cumple esta condición, teniendo voltajes de encendido y apagado por fuera del rango permisible para el funcionamiento del OP AMP, además se tiene un negativo, por lo cual el voltaje de entrada se debe atenuar y subir un nivel DC para que estos voltajes de encendido y apagado estén dentro de los valores de y

Diseño

El diseño de cada disparador se basara en el siguiente proceso:

Se parte del circuito ideal de un disparador inversor y no inversor

Fig. 1. Disparador de Schmitt ideal no inversor.

Fig. 2. Disparador de Schmitt ideal inversor.

Con la formula de diseño para cada tipo de disparador, se obtiene la relación entre las resistencias y

Para un inversor:

Para un no inversor:

Con lo anterior se puede obtener el valor de la fuente que se necesita para que el disparador funcione con los voltajes de encendido y apagado necesarios teniendo en cuenta que en ambos modelos, en un disparo, se tiene:

Por último, esa fuente que se obtuvo, debe ser obtenida de la fuente única con la que se trabaja, por lo cual es el equivalente Thevenin de un divisor conectado a la fuente.

Implementación

Para la implementación de los disparadores se utilizaron OP AMPs LF353. Se usaron valores comerciales de resistencias, con lo cual se alteran los valores exactos de los voltajes de encendido y apagado, error que se obtiene aun cuando se usasen resistencias de los valores calculados, debido a la tolerancia de los componentes que se consiguen en el mercado.

Cálculos

• El primer disparador a implementar es un no inversor,