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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA – FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA

LABORATORIO DE ELCTRONICA I

2014

Lab Nº 6: CIRCUITO SCHMITT TRIGGER – CONFORMADOR DE PULSOS – INFORME PREVIO

PROFESOR

: Romero Fuente Virginia Genoveva

ALUMNO

: Alburqueque Valdivia Marlon Jesús

CÓDIGO

: 20120295B (L2)

SECCIÓN

:N

OBJETIVO: 

Dar a conocer la configuración del circuito Schmitt como la aplicación de transistores en corte y saturación.



Analizar sus aplicaciones como conformador de pulso y eliminación de ruidos mediante el cambio de niveles.



Lograr el lazo de histéresis en las curvas de transferencia V0 - Vin.



Adquirir destreza en el manejo de los manuales y obtención de los data sheet de los dispositivos a usar.



Afianzar el trabajo en equipo asumiendo responsabilidades en el desarrollo de la experiencia. COMPETENCIAS



Maneja correctamente el multimetro, generador de funciones, osciloscopio, fuente de alimentación configurando y conectándolos apropiadamente.



Selecciona correctamente los componentes a utilizar para la experiencia de Circuito Schmitt Trigger y generador de pulsos.



Elabora informes técnicos claros mediante un formato digital establecido.



Usa software de simulación y compara con los resultados experimentales.



Reconoce la importancia del trabajo en equipo y se integra y participa en forma efectiva en equipos multidisciplinarios de trabajo. PREGUNTAS PARA EL INFORME PREVIO:

1. Simule los pasos de la guía de laboratorio y anote las tensiones, corrientes y otros datos que se piden en el experimento.

2. Obtenga el Data Sheet del CI 555 y del transistor y determine las características de corte y saturación así como el punto de operación del 2N 3904. 3. Que es un generador de pulsos, como se determina el ancho del pulso. 4. Defina lazo de histéresis en las curvas de transferencia (X-Y). 5. Explicar las utilidades de usar histéresis en la conformación de pulsos. Indicar algunas aplicaciones. 6. Desarrollar teóricamente la polarización del circuito de la figura 1 y mostrar fórmulas para calcular los valores H V y L V en función de los elementos del circuito. H V: Niveles de cambio en subida de un pulso L V: Niveles de cambio en bajada del pulso.

FUNDAMENTO TEORICO: Disparador Schmitt Efecto del uso del Schmitt trigger (B) en vez de un comparador (A) > En electrónica un Schmitt trigger o disparador de Schmitt es un tipo especial de circuito comparador. Fue inventado por el estadounidense Otto Herbert Schmitt. Funcionamiento El Schmitt trigger usa la histéresis para prevenir el ruido que podría tapar a la señal original y que causaría falsos cambios de estado si los niveles de referencia y entrada son parecidos. Para su implementación se suele utilizar un amplificador operacional realimentado positivamente. Los niveles de referencia pueden ser controlados ajustando las resistencias R1 y R2:

Por ejemplo, si el trigger inicialmente está activado, la salida estará en estado alto a una tensión Vout = +Vs, y las dos resistencias formarán un divisor de tensión entre la salida y la entrada. La tensión entre las dos resistencias (entrada +) será V+, que es comparada con la tensión en la entrada −, que supondremos 0 V (en este caso, al no haber realimentación negativa en el operacional, la tensión entre las dos entradas no tiene porque ser igual). Para producir una transición a la salida, V+ debe descender y llegar, al menos, a 0 V. En este caso la tensión de entrada es . Llegado este punto la tensión a la salida cambia a Vout=−Vs. Por un razonamiento equivalente podemos llegar a la condición para pasar de −Vs a +Vs: Con esto se hace que el circuito cree una banda centrada en cero, con niveles de disparo ±(R1/R2)VS. La señal de entrada debe salir de esa banda para conseguir cambiar la tensión de salida. Si R1 es cero o R2 es infinito (un circuito abierto), la banda tendrá una anchura de cero y el circuito funcionará como un comparador normal. Para indicar que una puerta lógica es del tipo Schmitt trigger se pone en el interior de la misma el símbolo de la histéresis:

EQUIPOS Y MATERIALES:

      

02 transistores NPN 2N3904 Resistores: 2x330_, 6.2K_, 2x1K_, 2K_, 10K_, 510K_ 01 Condensador de 470 uF 02 diodo LED 01 Osciloscopio - 01 Multimetro 01 Generador de funciones - 02 Fuente de Alimentación 01 Cámara fotográfica o similar.

I. SIMULACION 1.

Figura 1 2.

Vc1 (V) = 4.959 V Ve1 (V) = 895.883 mV Vb1 (V) = 67.452 nV Estado Q1 = Q4

Vc2 (V) = 3.222 V Ve2 (V) = 895.883 mV Vb2 (V) = 1.158 V Estado Q2 = Q5

3. Al aumentar el voltaje Vin a partir de 0V se observa que para el voltaje Vin = 1.4317V el voltaje Vo cambia de un valor constante de 3.222 V a un pequeño tren de pulsos (Figura 2). VH = VE1 + VBE = 895.636 mV + (-895.636 mV + VB1) = VB1 VE1 = 895.636 mV

VH = -49.74 uV o -91.242 uV

VH oscila entre estos valores según la simulación. 4. Al disminuir el voltaje Vin a partir de 5V se observa que para el voltaje Vin = 1.4316 V el voltaje Vo cambia de un pequeño tren de pulsos a un valor constante de 3.222 V (Figura3). VL = VE1* + VBE = 895.637 mV + (-895.637 mV + VB1 ) = VB1

VL = -49.395 uV o -90.893 uV VL oscila entre estos valores según la simulación.

5. En efecto según el punto 4 los niveles de subida son distintos a los niveles de bajada.

6. Para una onda senoidal de amplitud 5V y frecuencia 1KHz la forma de onda de salida en Vo se muestra en la figura 4.

Figura 2.

Figura 3.

Figura 4.

7. A continuación se muestran las curvas de histéresis. En la figura 5 se muestra en el instante en el cual Vo cambia de forma. El la figura 6 se muestra un tiempo después del cambio.

Figura 5.

Figura 7.

8. Nuevo circuito:

9. Salida del pulso:

II. DATA SHEET 1. CI 555:

2. 2N3904:



Se observa que según el datasheet el punto de operación del 2N3904 se da para las respectivas medidas de IC y VCE : IC = 40 mA y VCE = 1V



De donde se aprecia los valores para corte y saturación.

III. Generador de pulsos: un generador de pulsos es un circuito electrónico que genera un tren periódico de pulsos. Para el caso de la experiencia este está conformado por resistores , un capacitor una fuente y un integrado IC555.

La señal de salida tiene un nivel alto por un tiempo de tiempo T2 = 0.693*R2*C.

T1 = 0.693(R1+R2)*C

y un nivel bajo de

IV. Lazo de histéresis: Para la experiencia se observa que los valores medidos en un sentido (al aumentar el valor de Vi) y en el otro sentido (al disminuir lo valor de Vi) estas mediciones no son iguales para las mismas condiciones del circuito, a esto se le llama histéresis. En las curvas de trasferencia se dan de la misma forma para un sentido la función Vo/Vi tiene dos comportamientos, los cuales en la experiencia dependen de los valores de Vi (aumentándolos o disminuyéndolos) por ende la definición de lazo de histéresis que le doy yo para el proceso de la curva de transferencia es: “La variación en los valores tomados debido al el diferente sentido que se escoja para la excitación del circuito”. V. La histéresis es muy importante ya que se aprovecha debido a que en los pulsos se puede tener valores de señales que alteren el orden de sus funcionamiento sin embarga al agregarle histéresis se puede eliminar ello dando rangos de entrada has la parte de saturación,etc.

Aplicación en sistemas digitales aquí un ejemplo: La histéresis juega un papel muy importante en las entradas de los dispositivos digitales, y el fabricante la incluye para darle seguridad a sus sistemas. Tomemos un ejemplo muy simple, una compuerta inversora que trabaja con 1 lógico a 5V y 0 lógico a 0V. Que sucedería si el elemento conectado a su entrada entregara un valor ambiguo, como 2,5V... ¿como debería interpretarlo la compuerta? ¿Cómo un 1 o como un 0? Imaginemos que el fabricante toma la decisión de que su compuerta interpretará como un 0 hasta 2,49999V y como un 1 a 2,500001V Si el elemento conectado a la entrada entregara 2,5v exactos, cualquier ruido electromagnético en el ambiente haría fluctuar ese valor provocando que por momentos se interprete como un 1 y por momentos como un 0 y la salida cambiaría su estado cientos de veces por segundo. Esto no es deseable, por lo tanto se le incorpora una histéresis, digamos que interpreta un 1 a los 3V y un 0 a los 2V. El dispositivo funciona así... si el voltaje va de 0 2,99V el dispositivo lo interpreta como un 0, solo cuando llega a los 3 V pasa a entenderlo como un 1.... y aquí entra a jugar la histersis, si el voltaje baja de nuevo 2,99V la compuerta sigue asumiendo que hay un 1 en la entrada porque despues que cambió de estado no volverá a interpretar un voltaje como 0 hasta que ese voltaje baja a 2V, y aunque en la entradas pongas 2,8... 2,7.... 2,1V la compuerta seguirá interpretando la entrada como un 1. Si el voltaje cae debajo de los 2V lo interpretará como un 0 y no volverá a interpretar como un 1 ningún voltaje inferior a 3V. Eso evita que valores cercanos se interpreten erróneamente.