DETECTOR DE VENTANA (LM741) PDF

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El comparador que esta por la parte superior tiene un voltaje de umbral superior (VUT) 5.94 Volts conectada en la entrada de la terminal no inversora. El voltaje de umbral inferior (VUL) en el comparador de abajo es de 4.46 volts....

Description

DETECTOR DE VENTANA (LM741)

ELECTRONICA III

DETECTOR DE VENTANA (LM741) EXPLICACION DEL CIRCUITO Para comprender como opera este circuito en la figura (a) se muestran dos comparadores conectados con salida a dos diodos leds, que sirven para monitorear el comportamiento del circuito, la entrada se conecta a un punto común. El comparador que esta por la parte superior tiene un voltaje de umbral superior (VUT) 5.94 Volts conectada en la entrada de la terminal no inversora. El voltaje de umbral inferior (VUL) en el comparador de abajo es de 4.46 volts. La salida ira al estado bajo en el comparador de arriba cuando la señal de entrada este por encima de los 5.94 volts. El comparador de abajo tiene un voltaje de referencia de 4.46 volts. En total la salida adquirirá el estado bajo cada vez que la entrada se encuentre por abajo de 4.46 volts o por encima de los 5.94 volts, siendo la operación completa la correspondiente a un detector de ventana. La salida en alto indica que la entrada esta dentro de una ventana de voltaje de +5.94 volts a +4.46 volts siendo estos valores impuestos por los niveles de voltaje de referencia utilizados. Se podría pensar que este circuito es totalmente al comparador de ventana formado con el 339, pero esto no es así, recordemos que con el 339 las salidas se conectan a un solo nodo. Para monitorear el detector de ventana formado con el 339 se utilizo un solo diodo LED. Supongamos que la salida del comparador de ventana del 339 las separamos y conectáramos dos circuitos de detección de voltaje en sus salidas; los indicadores solo encenderían cuando el voltaje de entrada este sobre el rango de ventana para el cual fue hecho el circuito. ¿Cual es la diferencia entre el detector de ventana implementado con el 741 y el 339 ?? La diferencia radica en los niveles de voltaje que dan a la salida, por ejemplo en el detector de ventana implementado con el 741 el voltaje de salida de alguno de los dos comparadores siempre va a ser +VCC cuando el nivel de voltaje de la entrada este ya sea por debajo o por arriba del voltaje de referencia; mientras que con el 339 solo habrá +VCC a la salida cuando el voltaje de entrada este comprendido entre el rango de la ventana.

REPORTE DE PRACTICAS

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A continuación se muestra el diagrama del circuito detector de ventana implementado con el 741:

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Continuando con la explicación, enseguida se muestran las tablas que contienen información acerca de las características predominantes del circuito: TABLA DE VALORES MEDIDOS

R1

R2

R3

R4

Vref 1

Vref 2

Vin

Vo1

Vo2

LED 1

9.92 KΩ “

16.69 KΩ “

9.82 KΩ “

9.88 KΩ “

4.46 V

5.94 V

4.38 V

2.05 V

0.02 V

ON

LED 2 OFF

“

“

4.20 V

“

0V

ON

OFF

“

“

“

“

“

“

3.06 V

“

“

ON

OFF

“

“

“

“

“

“

2.73 V

“

“

ON

OFF

9.92 KΩ 9.92 KΩ 9.92 KΩ 9.92 KΩ “ “

16.69 KΩ 16.69 KΩ 16.69 KΩ 16.69 KΩ “ “

9.82 KΩ 9.82 KΩ 9.82 KΩ 9.82 KΩ “ “

9.88 KΩ 9.88 KΩ 9.88 KΩ 9.88 KΩ “ “

4.46 V

5.94 V

4.52 V

2.05 V

2.05 V

4.46 V

5.94 V

5.02 V

2.05 V

2.05 V

ON

ON

4.46 V

5.94 V

5.68 V

2.05 V

2.05 V

ON

ON

4.46 V

5.94 V

5.78 V

2.05 V

2.05 V

ON

ON

“ “

“ “

5.98 V 7.28 V

0V “

“ “

OFF OFF

ON ON

“

“

“

“

“

“

7.5 V

“

“

OFF

ON

ON

La grafica que se muestra a continuación es una representación del comportamiento del circuito ante la entrada de distintos voltajes, observe que el trabajo del diseño del circuito se hace cuando los Vin están comprendidos entre la ventana formada desde 4.94 V hasta 5.94 V:

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ON

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SEGÚN LO MEDIDO

Los cuatro resistores que están en el circuito, se utilizan simplemente para formar divisores de voltaje que posteriormente se aplican a las terminales inversora y no inversora del dispositivo.

Para calcular el voltaje de referencia uno, la formula es la siguiente: VREF 1 

R2 (VCC) R2  R1

Por lo tanto se obtiene lo siguiente: VREF 1 

9.92 K (12V ) 9.92K   16.69 K

VREF 1 4.4735V

Para calcular el voltaje de referencia dos, la formula es la siguiente: R4 ( VCC) VREF 2  R 4 R 3

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Por lo tanto se obtiene lo siguiente: VREF 2 

9.82K (12V ) 9.82K   9.92K 

VREF 2 5.9817V

TABLA DE VALORES CALCULADOS R1

R2

R3

R4

Vref 1

Vref 2

9.92 KΩ “ “ “ 9.92 KΩ 9.92 KΩ 9.92 KΩ 9.92 KΩ 9.92 KΩ “ “

16.69 KΩ “ “ “ 16.69 KΩ 16.69 KΩ 16.69 KΩ 16.69 KΩ 16.69 KΩ “ “

9.82 KΩ “ “ “ 9.82 KΩ 9.82 KΩ 9.82 KΩ 9.82 KΩ 9.82 KΩ “ “

9.88 KΩ “ “ “ 9.88 KΩ 9.88 KΩ 9.88 KΩ 9.88 KΩ 9.88 KΩ “ “

4.4735 V “ “ “ 4.4735 V 4.4735 V 4.4735 V 4.4735 V 4.4735 V “ “

5.9817 V “ “ “ 5.9817 V 5.9817 V 5.9817 V 5.9817 V 5.9817 V “ “

Vin

Vo1

4.38 V 2.05 V 0.02 V

LED 1 ON

LED 2 OFF

4.20 V “ 0V 3.06 V “ “ 2.73 V “ “ 4.52 V 2.05 V 2.05 V

ON ON ON ON

OFF OFF OFF ON

5.02 V 2.05 V 2.05 V

ON

ON

5.68 V 2.05 V 2.05 V

ON

ON

5.78 V 2.05 V 2.05 V

ON

ON

5.98 V 2.05 V 2.05 V

ON

ON

7.28 V 7.5 V

OFF OFF

ON ON

“ “

Vo2

“ “

SEGÚN LO CALCULADO

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CONCLUSIONES

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El circuito tratado con anteriormente fue diseñado para monitorear un voltaje de entrada e indicar cuando este voltaje esta arriba o debajo de los limites preescritos. El detector de ventana se diseño con un rango de voltaje comprendido entre 4.46 y 5.94 Volts, quedando con 1.48 volts de ventana. Cuando el voltaje de entrada esta sobre 5.94 V o esta por debajo de los 4.46 V, el circuito produce una salida de voltaje positivo, lo que produce que los diodos led que se encuentran a la salida se enciendan, si el voltaje de entrada sobrepasa los 5.94 volts ocasiona que el indicador (led 1) se apague y que diodo indicador (led2) se encienda; ahora bien, si el voltaje de entrada esta por debajo de los 4.46 volts ocurre lo contrario, el led uno se enciende y el led dos se apaga. Este comportamiento esta dando a entender que la señal externa que se esta aplicando no cae sobre los valores fijados. A diferencia del comparador detector de ventana armado con el 339, este comparador tiene la ventaja de presentar un estado alto a su salida cuando el nivel de entrada este por debajo o por encima de el nivel de referencia, en este si el voltaje de entrada es mayor al de referencia el opamp que da +VCC es el que tiene su entrada de referencia en la terminal inversora, si el voltaje de referencia es mayor al voltaje de entrada, el opamp que presenta +VCC en su salida es el que tiene su voltaje de entrada en la terminal inversora.

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