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,