Detector De Cruce Por Cero No Inversor

Práctica No. 1

DETECTOR DE CRUCE POR CERO Y DE NIVEL NO INVERSOR

1.-Planteamiento del Problema

Los amplificadores operacionales tienen muchas aplicaciones, tanto conectados

en lazo abierto como en lazo cerrado. ¿Dentro de sus aplicaciones de lazo abierto,

puede un amplificador operacional utilizarse como comparador de voltaje?

R= si,

 Si el voltaje V+ es mayor que V- la salida Vs será de nivel alto.

 Si el voltaje V+ es menor que V- la salida Vs será de nivel bajo

V+>V-, Vs=H

V+<V-, Vs=L

2.-Objetivo

Utilizando amplificadores operacionales, diseñar y armar un circuito detector de

cruce por cero y otro detector de nivel no inversor.

3.-Marco Teórico Conceptual

El máximo voltaje de salida que proporciona el amplificador operacional se conoce

como “voltaje de saturación” y es aproximadamente 1 volt menor que el voltaje de

polarización, de manera que tenemos:

Vsat Vcc 1

Ganancia de lazo abierto.

El voltaje de salida del amplificador operacional conectado en lazo abierto es:

Vo  (Av)(Vd)

Donde Vd es el voltaje diferencial.

Vd V() V()

V(+) es el voltaje de la entrada no inversora

V(-) es el voltaje de la entrada inversora.

Los parámetros del amplificador operacional real son:

Detector de cruce por cero.

El siguiente circuito mostrado a continuación es una aplicación del amplificador

operacional conectado en lazo abierto.

BW MHz

Zo

Zi Varios M

Av

1

100

_

100,000



 

 



INSTITUTO TECNOLOGICO DE HERMOSILLO

CONTROL II

Página 3

Figura 1.1.-Circuito detector de cruce por cero no inversor

La entrada inversora está conectada a tierra, mientras que la entrada no inversora

tiene conectada una señal triangular.

El amplificador operacional funciona como un comparador. Se compara el voltaje

de la entrada no inversora V(+) con un voltaje de referencia aplicado a la entrada

inversora V(-). En este caso, se compara con cero volts.

Figura 1.2.-Señales en el detector de cruce por cero no inversor.

( 0)

{( ( ) ( )}

( )( )

 

   



Vo Av Vi

Vo Av V V

Vo Av Vd

Cuando Vi<0, Vo = -Vsat y cuando Vi>0, Vo = Vsat.

Detector de nivel no inversor.

A continuación presentamos un circuito similar al anterior, al cual le agregamos

una fuente de corriente directa en la entrada inversora.

INSTITUTO TECNOLOGICO DE HERMOSILLO

CONTROL II

Página 4

Figura 1.3.-Detector de nivel no inversor

( 4)

( )

{( ( ) ( )}

( )( )

 

 

   



Vo Av Vi

Vo Av Vi Vref

Vo Av V V

Vo Av Vd

El amplificador operacional cambia a estado de saturación positiva cuando la

señal de entrada Vi es mayor o igual a 4 volts.

Figura 1.4.-Señales en el detector de nivel no inversor

Cuando Vi<4, Vo = -Vsat y cuando Vi>4, Vo = Vsat.

4.-Hipótesis de trabajo.

La respuesta en un detector de cruce no inversor y un detector de nivel positivo

originara que la señal de salida sea controlada por la entrada no inversora,

entonces es cuando se va a cumplir que cuando el voltaje de entrada no inversora

sea mayor que el voltaje de entrada inversora nuestra salida se disparara a voltaje

de saturación positiva y cuando el voltaje de entrada no inversora sea menor que

el voltaje de entrada inversora se disparara a voltaje de saturación negativa en un

tiempo muy pequeño que estará dado en en el orden de los microsegundos.

INSTITUTO TECNOLOGICO DE HERMOSILLO

CONTROL II

Página 5

5.-Diseño del Experimento

5.1.-Equipo y material por utilizar:

 Generador de funciones con una punta

 Osciloscopio con dos puntas

 Protoboard

 Fuente dual de corriente directa

 Batería de 1.5 volts

 Amplificador operacional LM741

5.2.-Desarrollo

a) Analice teóricamente el circuito mostrado a continuación.

Figura 2.1. Detector de Cruce por Cero.

b) Polarice su amplificador operacional con voltaje de +/- 12 volts.

c) Ajuste el generador de funciones para tener una onda triangular de 4 volts de amplitud de pico, a una frecuencia de 500 Hertz.

d) Conecte el generador de funciones a la entrada no inversora del amplificador operacional.

e) Conecte el canal A del osciloscopio a la salida del generador de funciones y el canal B la salida del amplificador operacional.

f) Grafique la señal aplicada al circuito y el voltaje observado en el osciloscopio.

g) Compare los resultados obtenidos con sus cálculos teóricos y determine el error.

Repita los pasos anteriores para el circuito mostrado a continuación.

INSTITUTO TECNOLOGICO DE HERMOSILLO

CONTROL II

Página 6

Figura 2.2. Detector de Nivel Positivo.

6.-Resultados.

Primeramente se analizó el amplificador operacional en configuración

“Detector de cruce por ceros”.

Analizamos teóricamente el siguiente circuito:

Considerando Av>100,000 y Vo= Vsat= Vcc-1

Vcc=12

V

Av

Vcc

Vd 110

100,000

1 11

 





Se puede apreciar que el amplificador operacional detecta valores de voltaje

diferencial casi cero.

Polarizamos el OPAM con +/12 y conectamos el generador de funciones a la

entrada no inversora del amplificador operacional. El canal A del osciloscopio se

conectó a la salida del generador de funciones y el canal B a la salida del

amplificador operacional.

INSTITUTO TECNOLOGICO DE HERMOSILLO

CONTROL II

Página 7

Ajustamos el generador de funciones para tener una onda triangular de 4 volt de amplitud pico, a una frecuencia de 500Hz.

Justificación:

...