dispositivos activos en modo de conmutaciÓn · 3 3 existe un tiempo repetitivo que puede entregar...
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1
DISPOSITIVOS ACTIVOSEN MODO DE
CONMUTACIÓN
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2
2
El Transistor y el FET como Dispositivos de Conmutación
Configuración
Rc
Vcc
Vo
V
R1
Vi(1)
Vi(0)
ó ó =
Saturación CorteSimbología
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3
Existe un tiempo repetitivo que puede entregar máscorriente, lo da el fabricante y es distinto de la corriente
nominal.Lo mismo vemos para el voltaje inverso, se pueden sacar o
soportar más Vinv máx , pero por tiempos pequeños.
Transistor como Conmutador FET como Conmutador
Vo = Vcc Vo = 0Vo
Rc
Vcc Vcc
Corte Saturación
Vcc
Rc Rc
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4
4
Zona de Saturación
Vce 0
Ic máx
Zona de Corte
I c 0
Vce (máx.)
El Transistor y el FET como Dispositivos de Conmutación
Animación 1 Animación 2
Ic
Vce
S
A
T
U
R
A
C
I
O
N
Zona Activa
C O R T E
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5
Ecuación Recta
de CargaVceRcIcVcc *
SaturaciónRcIcVcc sat *
0Vce
El Transistor y el FET como Dispositivos de Conmutación
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6
6
Para el diseño
FE
SAT
h
IcsatIb
SATB
SATBE
I
VViR
)1(
SATIc
VccRc
Vi Vo
1 0
0 Vce
La R se calcula en saturación NO en corte.
Con Vi = 0v ( el transistor npn se corta )
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7
• R2 es necesaria para cargar el circuito, este baja la
sensibilidad y reduce el ruido.
• Existe una conmutación no deseada.
• Sin R2 también actúa como conmutador, pero pueden
existir problemas (ruido).
R1
Rc
R2
Vcc
I1
I2
Ib satVi
Vo Ic I carga
AND
IL s at
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8
8
Primer caso
VbeV
IIsatIb
R
2
21
Para diseño me doy I1 e I2 lo más cercano posible a Ib sat.
2
2
R
satVbeI
1
1
)1(
R
satVbeViI
Vi (1)
Vi (0) = 0
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9
9
Sirven las mismas ecuaciones del primer caso, pero se debe
verificar el estado de corte (tensión de juntura Vbe).
Segundo caso
21
2*)0(
RR
RViVbe
+V
-V
Vi (1)
Vi (0)
Vcc
Rc
R2
R1
Vi (0)
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10
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•Se puede aplicar el divisor de tensión porque no existe
corriente (Ya que estamos en la zona de corte).
Por superposición:
Tercer caso
Transistor Casos
Vi (1)
Vi (0)
Vcc
Rc
R1
R2Vi
VB
VBB
I1
I2
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11
11
Zona de Corte:
Tercer caso
SATB
BBcc I
R
satVbeV
R
satVbeViE
21
)1(
1
21
1
21
2 **)0(
2 RR
RV
RR
RViVE BB
Bcc
Vcc
Rc
R1
R2Vi
VB
VBB
I1
I2
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12
12
Otra posibilidad es darse I1 e I2, por lo tanto calculo R1 , R2 y verifico el corte. ( Ecc2 )
Aparte:Vcc
Rc
R1
Vi SALIDA DE
TENSIÓN
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El Transistor como Dispositivos de
Conmutación
Por corriente
Nota: Para desbloquear el SCR se
abre el circuito con RESET ó se
polariza en forma inversa.RL Carga
Configuración
Darlington
Vcc
SCR
RESET
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El FET como Dispositivos de Conmutación
Por Tensión
Vi
Vo
FET como Conmutador
VDD
Vi
RD
Por Corriente
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15
15
SATURACIÓN
C O R T E
Zona Activa
VDS
ID
El FET como Dispositivo de Conmutación
Curva del FET
Corte = VDS máx.
ID min.
Saturación = VDS min.
ID máx.
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Saturación y Corte
del FET
ID
-VGS
( Saturación )
ID max.
( Corte )
ID min.
VGS 0
El FET como Dispositivo de Conmutación
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17
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RD
VO
VDD
RG
Vi
FET de canal N
VDD
0
0
-V
SatID
VDDRD
Saturación
:
Vi Vo Estado
-V VDD Corte
0 0 Saturación
El FET como Dispositivo de Conmutación
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Aplicaciones del Amplificador Operacional
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19
19
El Amplificador Operacional como
Interruptor
Entradas del A.O.
V
V ref.
Inversor
No inversor
delay
0
0
0
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20
20
+V1
V2
Vi
+V
-V
Vo
+V1
V2
Vi
+V
-V
Vo--
AMPLIFICADORES OPERACIONALES
2121 )( AVAVVVAVO
desfaseexisteNoAV 1
offsettensiónExisteVSi
VVVSi
desfaseExisteAV
O
O
0
021
2
Símbolo
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Definición:
A = Ganancia en lazo abierto
Normalmente esta ganancia está sobre 104
Como VO=AVi donde Vi = V1-V2 y
si A implica que Vi 0 (cortocircuito virtual)
Configuraciones:
• Con inversión de fase
• Sin inversión de fase
• De modo diferencial
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Características Ideales del Amp. Op.
Alta impedancia de entrada Baja impedancia de salida Ancho de banda infinito Ganancia infinita
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22
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El A.O debe trabajar sin el lazo de realimentación ( ganancia alta )
El Amplificador Operacional como
Interruptor
-
+
Vo
Vi
Vi+V
V ref. = 0 v
V
Vo
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23
23
-
+
Vo
Vi
+V
-V
V ref. = 0 v
ViVo
+V
-V
El Amplificador Operacional como
Interruptor
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24
24
-
+
Vo
Vi
+V
V ref.
Vi
Vo
V ref.
+V
El Amplificador Operacional como
Interruptor
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25
25
-
+
Vo
Vi
+V
-V
V ref.
Vi
Vo
V ref.
+V
-V
El Amplificador Operacional como
Interruptor
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26
26
-
+
Vo
Vi
+V
V ref.
Vi+V
Vo
V ref.
El Amplificador Operacional como
Interruptor
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27
27
El Amplificador Operacional como
Interruptor
-
+
Vo
Vi
+V
-V
V ref.
Vi+V
-V
Vo
V ref.
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Vi
t
t2
t4
+V
tVi
t1 t3 t4t2
0
VREF
-V
Vi
VO VO
t1
t3
VO = +V
VO = – V
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29
Vi
t
t2
t4
+V
tVi
t1 t3 t4t2
0
VREF
-V
Vi
VO
VO VO
t1
t3
VO = +V
VO = – V
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30
30
Aplicaciones del Amplificador Operacional
como NO Inversor
Curvas
No Inversor
Tarea:
Dibujar Curvas
Anteriores para
No Inversor.
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31
31
Diseñe un apagado o encendido de un LED
después de 20 segundos de energizado
el circuito.
Ejercicio
Vcc
Temporizador
20 Seg.Luz
COMPARADOR
CON VREF.
INTEGRADOR CARGA
RETARDO ( DELAY )
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32
Comparador con histéresis(Schmitt Trigger)
21
2*1
RR
RVVref
21
2*2
RR
RVVref
Tarea: Determinar Función de Transferencia
-
+
+V
-V
Vi
VoR1
R2
Vref.
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33
33
Comparador con histéresis(Schmitt Trigger)
Función de transferencia
Se puede correr la histéresis ?
El comparador cambia de estado
cuando la entrada se compara
con la referencia.
-
+
+V
-V
Vi
R2
R1
Vref.
Vo
Vi
Vo
Vref 1
Vref 2
V+
V-
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Vi
t
+V
tVi
t1 t3
Vi
VO VO
t1
t3
VREF1
VREF2
-V
t2
t4
cuando se devuelve no encuentraVREF1 en la F de T
cuando se devuelve no encuentraVREF2 en la F de T
0
t2 t4
VO = +V
VO = –V
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35
Vi
t
+V
tVi
t1 t3
Vi
VO
VO VO
t1
t3
VREF1
VREF2
-V
t2
t4
cuando se devuelve no encuentraVREF1 en la F de T
cuando se devuelve no encuentraVREF2 en la F de T
0
t2 t4
VO = +V
VO = –V
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36
36
Comparadores con histéresisTarea
• Plantee literalmente las ecuaciones del circuito
• Encuentre literalmente VUT,
VLT,
VH
• y VCentro
• Dibuje Vo(t) si la señal de entrada
es una señal triangular e indique
VUT,
VLT,
VH
y VCentro
(con valores numéricos)
• Quién determina VUT,
VLT,
VH
y VCentro
-
+
+V
-V Vo
Vref =8,82v
R=10K nR=75K
Ei
Pág. 95 Coughlin
COMPARADOR NO INVERSOR
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37
37
Comparadores con histéresisTarea
• Plantee literalmente las ecuaciones del circuito
• Encuentre literalmente VUT,
VLT,
VH
• y VCentro
• Dibuje Vo(t) si la señal de entrada
es una señal triangular e indique
VUT,
VLT,
VH
y VCentro
(con valores numéricos)
• Quién determina VUT,
VLT,
VH
y VCentro
-
+
+V
-V Vo
R=10K
Ei
VREF= 11,53v
nR=65K
Pág. 97 Coughlin
COMPARADOR INVERSOR