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Ce i." t i f ic o que e s t e t ¿'a^
"bajo ha sido i'ealizado
en su totalidad por el
Sr» Patricio Btttí'beno If.
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Introducción • ....... .....•......*.,...*.,... ...... • * • * •
1
CAPITULO SSC-TXSO: AKALISI3 DEL SISTEMA DIGITAL.
2.1
Estudio general del sistema • .<>*•*..<;•••*•••**.....•«•»•
2.2
Formado!* de yulsos .•***•**»**»»«•*•*«•*•**•*••**•*••••*
2.3
Contador -de f r e c u e n c i a
......... ...... ........ ..... , ....
11
2.4
Comparador digital - .. ..... * * • « • * . * . . * . . • • • • * • • . . . * • » • * «
12
2*5
Convertidor digital - analógico « . * . . . * « . * • • . . . * . « . * . * . .
l5
2.6
Modulador de ancho de pulsos **..... . Q • « * • • * « ..... « • • * * •
lo
2.7
Excitador y amplificados de potencia » * • „ * . < . . . » . . • * • • • •
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5
3
CAPIgffiO . ?rEü^SaO! DISECO Y COrSTiíUCCIOlI DSL CTBCUITO DS C01TTIÍOL DIGITAL
3*1
Entrada b i n a r i a . . ..... * • « . * . * « • • * .
.................
«•••
20
-Convertidor decimal a c6di.ro EGB . • . * • • . . . « . . * • • . . . . • . . *
20
- Convertidor EGD a "binario • » . • • « • « • • * • • ....... .,, » * * • • • *
23
Páginas
3«2
3* 3
3.4
Forrnadoi' de pulsos **»*•»«»*•*•••»****«»*• ......... » * • * •
33
- Disco codificado .•.•.«•••»•**•*»«* ..... *...»..»«.....*.
33
- Foto transistor y amplificador *.«*«**•••*«»*•••*».*•••*«
3^
Contador de frecuencia . ••»•*•*•***•*•«•••««•••»•*»*•*•«*
3°
- Base de tiempo .......... » * • * « • * * * • • * « * * • » • ..... * * • » . * * *
3^
Comparador digital ,.»**•**«•«•***. .......c**..,. .......
40
- Be terminación del rango normal de operación ...*.... . . «0
4'3
- JDe terminación de la función lógica que permite trabajar
3«5
en la región normal * * * • * * * • « • • • « • * • » • * * * * « » * • » * . * * * * « „ *
45
Modulador de ancho de pulsos * * * * « » * • • • * • * « * * • « • « « * * , * » *
5l
- Modulador de Schmitt «•••••«••••••«•««««•«•••«•••••••«ve
5^
- Beducción del error intercalando un amplificador dif erenC 1 al
3*6
4t 1
A«*«««***»«»*»**«»*e**»e**c««»*««>**e«««*ce»»««»
^4
- Be teri'íii nación de los ciclos de tra"baj o * * * > « . « . « * ? * * • « * , »
5^
- Corrección de estabilidad « » * * * * « • « * * « • « * * * « * * . « * • * * * * * »
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Excitador y amplificador de potencia , * * « « . « ....... •«••»
62
««•••««••••eQ»*«***»«*»»»(.*.««***
65
Características experimentales * ...... » • * * * * * * * * • « » * « * * *
67
GAP inyui.0 ._QUi::?p, ; COHCHJ3IOKE3
5*1
Conclusiones • « • « « « • « « • « . * « * * » * * » * * * * * » * * . * . * . < * * » . * « * B «
BlBlIOCrBAFlA .......* ........ » ......... » ................. ..«..«
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i'l prescxrbo trabajo este,, orientado "básicamente a la utilización
de loa ctmpliíicado^es cíe oonmutaQÍon y do las técnicas digitales api i
cadas al control*
l'odo el análisis y diseño que se desarrollan a lo largo de esta °
tesis se lo G'OÍ'OOO, al control do la velocidad de un motor de corriente aontíntwa (tnoios BG)§ motores que on la actualidad están adquiriendo r-;S,yor donando-» en parte» debido &vl evaneo tecnológico en su cons "
truco ion * SI aparecimiento de inanes permanentes do alta enerva, un
alance on la fc'hricacion de esooljillaaj y do otros materiales nuevos,
han modificado la tecnología, de los motores Dd y los han hecho
nías
confiables, pequeños y monos costosos» ríodos estos factores han
re-
perctv'úido en un gran cambio en la ve.i;iedad> cornportemiente y trata miento de los motores DQC IÑ?.- mayo a? Innovación ha tobado Ixi^ar en motor 03 de fracciones do un caballo de potencia* Sus s.plicaciones
I
es-
tan asociadas a las características cíe alto torque de arranque.
Su
costo se j u s t i f i c a en equipos portátiles, donde so dispone de DG
y
T>OCO temarlo«
Aparte do lo m e n c i o n a d o , la c r e c i e n t e a u t o m a t i z a c i ó n y la. necesidad de p o s i c i ó n , velocidad y tarque controlados, mas bien que
su
potencia, han motivado oí re si1 r a i m i e n t o en el í n t e r e s d e l uso de motores de c o r r i e n t e continuo, en la ultima década » -Ssts hocho se hace
n o t o r i o er¡ la utilización en sox'vomecanisinos.
En lo gue se r e f i e r e a los sistomas de c o n t r o l , el acelorado avnuce en la t e c n o l o g í a do los semiconcluctoi'es > su "bajo costo y tema-
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- 2 *•
ño, mas alta potencia en SCB y transistores, hacen posililo la existen
cía de sistemas de regulación de velocidad mas pequeños y totalmente
transistor izad os, cuyas aplicaciones se hacen tangibles en equipos de
oTicina, e¿ectremedie ina y productos de instrumentación, así "ues
el
uso de semicondtictores hoce posible el di serio de controles ".as sofisticados y confiables•
En tí o loa medios conocidos T-CSS. .controle,!1 is velocidad cíe
un motor DG, en este trabajo se usa la regulación r;or verieoloo
voltaje de arr.isidura, renten léñelo constante la excltccion de
del
campo
( rauy útil en caso de que oí campo sea generado por un imán pe imanen
t© )* Esta variación en el voltaje de erv-aflr).ra se lo puede hacer mediante amplificadores 1 incalo a > modulación de ancho de pulsos, modulación en frecuencia, ó, la utilización de SCB»
Conree tiente con le. finalidad planteada, la variación del
volta¿e de armodura se hará en "base a nodulacion del ancho de pul —
sos (PÍTa) de xm tren de pulsos que se aplique a la armadura; de esta
nmnora, se variará el valor medio del voltaje so"hre el rotor y en con
secuencia su velocidad,(en este proceso se mantiene constante la amplitud de los pulsos)» la existencia- en el mercado de transistores de
rápida conmutación, ó de grupos Darlington en circuito integrado paro, altas potencias hacen posible su utilización para la etapa de potencia en este tipo de regulacifin por conmutación, con la ventaja de
una menor disipacion en este elemento de control»
Ya que se utilizará un sistema de laso cerrado para el con^
trol, pa.ra muestrear la velocidad de salida se usará un taccmotro 6^n
tico-mediante células fotoeléctricas - - que disminuye la compleji -
dad en el sistema mecánico, es mas confiable y su costo es reducido.
En cuanto al control propiamente dicho, la oompa3?Bol6r»9nuos
treo y modulación de ancho de pulsos se hacen mediante técnicas digitales» (meriendo de esta manera dar una idea de las nuevas y crecientes aplicaciones que en el campo del control elcctrínico ofrecen
los
sistemas digitales»
El uso de oircxiitos integrados en la- casi totalidad del diseño y construcciSn es otra finalidad de este trabajo» ya.- que, los in_
terrados son usados mayormente por su gran versatilidad y "bajo costo.
El rnodo de exposición que se llevara es el siguiente:
En el capítulo II se hará, un análisis funcional de un sisto
ma de control de la velocidad de un motor DC, pero este análisis se de
sai1 rollará poniendo énfasis en el rol que cada parte cons ti tu ti va- delie
desempeñar en el sistema, para justamente ilustrar la aplicación de la
técnicas digitales, es un estudio funcional del sistema, nías no de
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operación intrínseca de (cada elemento, que mss "bien es materia de otro
estudio»
En- el capítulo Til se diseña el sistema de regulación? en *b£_
se a las ideas planteadas anteriormente y haciendo uso de elementos c.v
cujnpla.n las funciones exigidas en. el análisisc Los detalles del disoíjo
(conexiones, otc«) se omiten, pues las hojas de datos correspondientes
son suficientemente explicativas»
Además en este capíttilo se incluye UD análisis detallado del
modulador» en "base a un método alternativo de control por integración
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error'y BU reducción a Q,este estudio se dosarrolln en este capitulo T£_
ra mayor claridad ya que oí origen do esta discusión radica en los pro_
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2,1
ESTUDIO GE1SKBAL DEL SISTIiHA
El control de la velocidad de un motor DG r e q u i e r e , coino todo
ten» de c o n t r o l » "básicamente del esquema de "bloques dado por la
f
2.1.
(sensor)
J?Í£» 2 r l
Diagsema de "bloques "básico del c o n t r o l de velocidad»
En esto traTaajtO, las tres etapas: n u e s t r e o , r e f e r e n c i a y corn.
pars,cióvi serán digitales con la finalidad de obtener un c o n t r o l preci
so con ríe todos relativamente sencillos que son de uso común en los sis
temas digitales»
SI es «ruerna "básico de "bloques que enfoca t o d o el tratamiento
del sistema de c o c t r o l en este tra"ba¿ o esta dado por la f i g * 2.2.
En
"base a- este dia.graraa haré el análisis de como so llevará a ca"bo el cori^
trol»
listo último diagreraa es coherente con el de la f i e - 2,1, pues
el c o n v e r t i d o r Emal&gico-digital (forjador de pulsos y c o n t a d o r de fre_
ouoncia) se halla i d e n t i f i c a d o con la etapa de r.mestreo» la entrado "bi_
- 6-
ne.ria con la referencia, el coaparador la etapa que produce un^- serte 1
proporcional al error; y> el modulado:.1 el • elemento de re^ulac ion.
En este capítulo liaré un estxidio detallado de cada "bloque o
etapa del diagrama de la fig* 2*2 y esto servirá de liase para dos o"b¿ e t i v o s principales:
1.- Conocer satisfactoriamente como funciona el sistema de
control propuesto; y,
2.- Idealizar el cálenlo y diseño del sistema de control, que
sera materia de análisis del capitulo III»
Convertidor
digital analógico
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Líotor DO
Antes do detallar cada etapa ha are una descripción f u n c i o n a l
del diagro.nia de "bloques de la f i g , 2.2, m e d i a n t e un e n f o q u e g e n e r a l del
sis tet-ifí con el £ in cíe señalar el o oj etivo de cads. etapa y ¿ar una ide&
glooal dol sisteris de c o n t r o l propuesto.
Co-io la velocidad es una cantidad analógica, y el c o n t r o l se
lo hará din; i taiman te se hace necesario c o n v e r t i r la velocidad &• una c a n
tidad dígita!; ests c o n v e r s i ó n se la. efectúa de la s i g u i e n t e ranora: 3e
transió ma la velocidad a f r e c u e n c i a mediante un formador de pulsos que
esencialmente es un taconee t r o ó p t i c o » Este produce un tren do r u l ó o s cu
ya £recu.encia es pro pomelo nal s la velocidad del m o t o r , c o n s i g u i é n d o s e
de esta manera iiiuestrear la velocidad en forina de un t r e n de pulsos,
loe cuales se envían a un contador de frecuencia cue c o n v i e r t e í'roc-acn
cié. a digital, esto es } transforma la f r e c u e n c i a del tren cíe pulsos a,
una cantidad digital, la misino, qu.e se mandará r.l ccniparedor. De esto,
i o roa se conísigiie tina muestra de velocidad cono una c a n t i d a d d i g i t a l .
La entrada " b i n a r i a , al irual que el c o n t a d o r de :" recuece la ,
t¡
entrega, un nvracro "binario oí comparador, pero este represente la velocidad de r e f e r e n c i a » o sea aquella que se desea tenga el m o t o r , per? e
lio se n e c e s i t a ¿o alí--ut] proceso que c o d i f i q u e esta c a n t i d a d de r e f e r a n
c ia j que la e xpr e s--¡ i' e c OLIO un nur/:e r d ec ivr.a 1 - po r facilidad del o ovia n ¿loen xin numero "binario y esto se realiza c o n v i r t i e n d o el valor decin/il r.
su o o r r e s r ^ o n d i e n t e en código XlC'D \ Isir-ery - coded - deciuie.l ) ; eviniere
esto no es suficiente, es necesario convertir del código 2CU el sistcr.\s. "binario sencillo ya que la comparación se llevara a oa"bo en "binario
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cia y ¡nuestra llegan al compe.rad.or, este compara estes ¿os señales y
o b t i e n e el e r r o r , o sea cuan d i f e r e n t e es la velocidad cíe salida con
la que ce ha' impuesto» Esta comparación se la hace m e d i a n t e un conta-""
dor
cerra"ble por su simplicidad de lógica digital f r e n t e a un sumador.
El error a s í o"b te n ido e 3 en sí un n urr.er o "bi nar i o ó se VID 1 di-
gital y so requiere entonces de un convertidor digital-e.naioV5.co (conv e r t i d o r DA) para Gx-prssar el e r r o r en forma analógica y en osta forma
excitar al modulador de ancho de pxilsos» Este modulador es un circuito
que fren ora un t r e n de pulsos, pero con la c a r a c t e r í s t i c a de que el ancho de csda pulso d e p e n d e de lo. entrada al modulador, e s t o es del error.
Se nodula el ancho de los pulsos porque - como ya he indicado *• este será, el método de controlar la velocidad del m o t o r .
Cabe anotar también que entre el modulador y el motor hay que
intercalar una etapa de potencia de c o n m u t a c i ó n , para amplifica!' y a pilcar a la armadura el t r e n do pulsos modulados»
2.2
yO-tf-lADOIi BE PlLLoOS *
Puesto que Id velocidad es una cantidad analógica y lo que se debe mandar al comparado* 1 d i g i t a l , es una c a n t i d a d digital, se r e q u i e r e do
algún tipo de conversión a-íml ó r-: ico - d i g i t a l » Per e. este e f e c t o 3 primero so
c o n v i e r t e la velocidad a' f r e c u e n c i a m e d i a n t e un f o r j a d o r de pulsos y l u
go se c o n v i e r t o la f r e c u e n c i a a digital con un contr.-dor de f recuenc ia.
Pera nue f u n c i o n e el c o n t a d o r do f r e c u e n c i a ,
este r e q x i i e r e
que & la e n t r a d a se aplique un t r e n de p u l s o s » Así pues» se n e c e s i t a
de un sistema -Corma do 2.' de pulsos que aproveche el
gi:eo del
rotor y r-_e
ñero -rnilsocj por iiiedlo de un e l e m e n t o s e n s o r y a una f r e c u e n c i a propo_r
- 9 -
c-ional a le velocidad» £ste elemento consol 1 (te. coiné ti1 o frptico j lo conc
tituye un disco acoplado al eje del rotor y dividido en s e c t o r o s , a l ternadamente en zonas t r a n s p a r e n t e s y opacas» Sstas zonas se e r s o u e n bVan
distribuidas en un solo nivel para medición de velocidad cor.io lo muestra la figura '¿ *3» EB gervomeoatiismos para d e t e c t a r p o s i c i ó n si e usan
varios n i v e l e s » y aun en medición de velocidad pueden usarse dos niveles con un defasaraiento de noventa grados c\isndo se desea u e t n n f.-"r el
sentido de g i r o .
Un f o t o t r a n s i s t o r es ubicado a la altura del nivel do las zo_
ñas mencionadas para- que soljre este incida un hc\z luminoso que atro-vie^
s'-~ las
zonas t r a n s p a r e n t e s »
Zona transparente
Kivel o canal
Fi0* 2» 3
Configuración del disco.
Puesto que oí disco está acoplado al rotor del rr.otoi1, c-3 gi-
rar este, gira el disco y las zonas transparentes y opacas peserán alternadamente frente ?-i fototransistor* Cuando una zona transparente e^
tá í1 vento al foto transistor pcrraite el pn so de luz que produce une. o e-
- 10 -
nal de corriente, para el caso de la zona opaca la rosqueste será nu*
la» ¿isa. pues la respuesta del f o t o t r a n s i s t o r se resume en un ti1 en de
pulsos»
A esto f orraador do pulsos tara "bien se lo puede denominar como c o n v e r t i d o r de velocidad c f r e c u e n c i a , pues este disco c o d i f i c a la
muestra de velocidad del ;aotor (señal de salida del sisteua de con ~
t r o l ) tí?¡ una, señal discreta que es el tren de pulsos; m i e n t r a s mayor
sea la velocidad, mayor ser¿ oí numero de pulsas por secundo a la
r¿&-~
-lída del f o t o t r a n s i s t o r •
Aparte de J.a. estructura del disco c o d i f i c a d o ya analizado.»
se requiere de un a m p l i f i c a d o r > pues la serial de pulsos que se o b t i e n e
del £ o t o t r a n s i s t o r es rnxxy dcliil* Ademas los pulsos asa. o b t e n i d o s
son
algo irregulares en su foruia y no son acéptenles para excitar al contador de f r e c u e n c i a » Estos t i e n e n la forma de la figura 2,4 debido a
dos razones fundaoientaies S tiempo de convuutaoion dei f ototransist oa? y
al desplazamiento de la ísona transparente que n o permite que la incidencia de luz sotre oí f o t o t r a n s i s t o r sea u n i f o r m e , aumenta al aparecer dicha zona y disminuyo al desaparecer esta y la señal p u l s a n t e del
f o t o t r a n s i s t o r sipue el mismo ritmos aumenta al y r i n c i p i o y disminuye
al f i n a l de su d u r a c i ó n »
Amplitud del pulso
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la velocidad deseada. ¿1 fin do cada Intervalos el c o n t a d o r c o n t e n d r á
la diferencia entre el numero de pulsos contados y el número deseado^
lo que implica que el contador realiafi un c o n t e o y el valor do
cuenta c o n s t i t u y e xma ¡y erial d ir; i tal
esa
quo en conpr-rada con el nur.iero de
seado; asi •núes, se consigue dre esta forma cumplir con le. f u n c i ó n del
contador de frecuencia, rmiestrear la velocidad y convertirla en una
s e nal d i £ Í te 1 Tiara la c cuma rae i o n *
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oscilador que p r o p o r c i o n e la frecuencia r e q u e r i d a . En este tra"baj o us^
re la f r e c u e n c i a de la linea de alimentaol'ÓB de 60 IIz» con un divisor
por di e 7, tisi'a o^tene'-?-* la "base de frecuencia de olíz«
Al c o n j u n t o c o n s t i t u i d o por el formados de pulsos y el contador de frecuencia se lo puede i d e n t i f i c a r corao un c o n v e r t i d o r de f re^
cuencia a digital, pues mientras n?7,ror sea la f r e c u e n c i a de los pulsos
mayor será" el ES&aaTO de ellos que se cuente on un lapso determinado; e_s_
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to es> la velocidad de giro del ro-bor (que es 3.a que do la f r o c u e ^ c i a
de los pulsos a la sa.lida del f o t o t r a n s i o t o r ) GG c o n v i e r t e en
una se
nal digital que os lo propuesto*
El diagrama da "bloqxi.es completo del contador de f rectiene ió
ce e n c u e n t r a en la figura 2»6»
2.4
CO^AI^DOH D1DITAL
Par? realizar Ir., coi.'iparacion se u t i l i z a un c o n t a d o r
El contador • oaígahle
cargarle ..
os un oircuito integrado capaz
de
contar vma c a n t i d a d de p ú l e o s con r e l a c i ó n n vrn e s t a d o i n i c i a l que ííe
e3ta."blece por u o d i o do la ontrr:ls "biruf.via. ^r. oí'ecto, r;o cax-f's al c o n
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"QO.SG de Irí dicitiacion ¿G pote no id zoquerid-? y a.1 e f e c t o de secunda iiijn
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ner.cio-1 con uno, c o n s t a n t e de ti erario r.iuy g r a n d e )« La coi'i'icnto n o lie£O. B c e r o 'pues la fi'ecxTencia de los pulsos es alta y no d e j f t
otio la
í n c n c i o n a d c c o r r i e n t e deaeíga mucho ovio rielo c i r c u l a o travos del diodo
v
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3*1
ElTÍIuiIíA BII'-íilí
e tape. c on c o i tuyo la roí e re re ici de 1
SÍ et eme i e s t o es, indica la velocidad c- la 'cu&l de "he £Ír:".r el
rotor «
Su finalidad es entre £8 1* una señal dimitís 1 'o la entrado del comparador"»
esta señal será \in trainero " b i n e r i O f Este compromiso se lo puedo -sstisfaoer de acuerdo con el esquerra "de la figura 3*3.-
i¡os datos do entrada serán expresados en f orr.oa de ttt£aQ3?os deoinalcs que
indican la velocidad deseada» Cor.io la comparación oe hará en el
siste™
r;ia " b i n a r i o será n e c e s a r i o t r a n s f o r m a r el valor decimfti a orno c o r r o a p e n d i e n t e en "bin¿vi'io. Para esto e f e c t o -primero se c o n v e r t i r á a codito
BCD y de allí a 'binario*
SI convertidor dcc i;.;al a BOJJ del) e satis f t ncei' la t o lila 3*3-?
que 00 una tal) lo do c o n v e r s i ó n de d i e z líneas a c ó d i g o BCü»
Las e c u a c i o n e s logioss qxie c o r r e s p o n d e n a esta t£i"blr, s o n :
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la cifi'r. decimal do les -unidades no ir^
tei-esa; T>or ello, solo nto v a r i a r e n las
u r o s prioras cifa'as mas signi-
ficantes y la rnen oo si^nif ioante permanecerá en c e ^ o « Esto poi'nii. to esco^-ei* la
enti'ada cíe datos desdo O a 999a y usar s o l a m e n t e t r c a conianta_
d o r e s BCS) para el
selector do velocidad» entendiéndose que si
la ontrja
da do d a t o s , ó la i n d i c a c i ó n del s e l e c t o r es de por ejemplo £40 signi-
m u c s t r e o y oompaa?aoiorí
así
-pues so tralía^a con c a n t i d a d o o más peqneríasi
pues la r e í c r ü n c i a será de un valor igxial a la velocidad deseada
d i v i d i d a por 10.
Di uso do tsíes c o n m v t a d o r e s i^i-^lica t r e s décadas ]3CT3 f cada _u
na d o c u a t r o ü i u 2 f
on t o t ^ l o o |. ral] a ¿ a r e c o n 12 "bits en el p r o c o o o de
- 23 -
ooinp&xaoiótu
Las conexiones el el dispositivo físico del conmutador usado
se investían en la i'i^ura. 3 » 3 *
¿'*Í£« 3» 3* Conexiones prn'a \\ conr.ubndor -3011 (vina década).
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Así. pues), con la esti'xio tura analÍ2G¿a 9 ctielquier valora do re_
forsncia úecimel so codificara en BOL* haoien'do uso de tres decadas,
?,r
eso valor en BCI) se vacndara a la entrada del convertidor 1 DGD a líino.i'io
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(10)
lo discutido a n t e r i o r m e n t e , ce puedo e^T^rcGC-r de
una maneja peñera! lo. v-osieion quo c do p tsn los valores d e l codito BCÜ
en un registro (fig« 3*^)» ^" C"da celda del registro ce pueden clvnc cono. i- los v a l o n e s 1 o O»
}?.l --'rocoso ov.e se ene ora ahora os codificar un nur.iero c o di Ti
24
cacto en BCü do le. formo, de le. f i £ « 3*4
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o t r o "binario p u r o » Dolió no-
tarso quo IG clocada. O c o r r e s p o n d o a las u n i d a d e s , hablando en el siste_
Eia decimal, la década 1 a las decenas, e t c * «
-
i¡l último "bit de la década O no n e c e s i t a de n i n g u n a inodi:í.'ic_a
c i ó n ; 03 el "bit m e n o s significando en "binario» pos? tatito para realizar
la c o n v e r s i ó n pro-puesta, será necesario desplazar todos los "bits hasta
que el ñas s i g n i f i c a n t e de la década nías significante haya ocupado
oí
lu^;ar de la celda menos s i g n i f i c a n t e de la década O, lo oup.l g a r a n t í 2a q -u. o ese "bit c o r r e s p o n d o a 1 n ume 2? o "b i n p. r i o y qu e ya no f o r ÍT.TS pa r t e
del cóclií?o BGD*
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celda a otra d e n t r o de una década s i g n i f i c a una. d i v i s i ó n por 2 puesjj-e
sa do un nivel O, 4, 2, 1 a o t r o inmediatamente i n f e r i o r
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Pez*a la cor;ver3ion do LCJJ a "binario utilizase loo circuitos
i ntoj,'reí o;j Sjj" 74134, o a pacos de c o n y e r t i r e, 6 "bits en " b i n a r i o , cogún
puede apreciarse do las hojas do datos de la Toxas Instrvunonts • Estos
i n t e g r a d o s oii^iyilen la función de d o y células "básicas de c o n v e r s i ó n ,co;;io lo mi ostra la f:if; 0 3* 11* ""'°3-' t r n t o r.c usaran 6 31; 741 o 4 rara la con
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entradas que no se u~
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Cace señalar algo más so'hre el
sistema ó p t i c o : la máxima fre_
cuenci?. de conutttación a la que de'bera. r e s p o n d e r el x o t o t r a n s i s t o r es:
f ™ 5 » 6 C O ;•; 36/60 — 3,36 lüíz ; luefro, O? &- 300^ s. El f o t o t r a n s i s t o r tie
ne tier.vpos do subida y "bajada del orden de T/100/fs, lo que asegura
es s \ i ¿ i c i e n t e r s e n t e rápido ñera este caso *
Si la, velocidad del notor es V | rrn 1 , y si el tacoraetro OT»"
tico es capaz de entregar 3° pulsos por CE? da revolución
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el miniero de
•^ulsor a c o n t a r s e en el
intervalo de tienr-o T f s e g t 1 sert': Y x T x 3 ^ «
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Un valor de T_ 1
- ser;, -oerr.iite conseguir un valor e n t e r o del
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10
constituye la muestra da velocidad que se mandará, al corarar&dor, De £,•§_
ta manera se hace factible la cor.rparación pues tanto la entrada "bina ria co:;io la .auestra que proporciona el contador de frecuencia tendrán
el valor "binario correspondiente a Y/10 •
SI intervalo de tiempo de ? =1/6 ser. se escoge por la facilidad de tener este valor dividiendo la frecuencia de la linea de alimentación por 10. ÜSntonces el nxtr.iero de zonas transparentes ( y opacas)
del disco deberá" ser de 3^ para que el número de pulsos qxie se cuente
sea if-apl a Y/10.
La "base de tiempo requerida se oDtienc del circuito de la :?_!_
secundario del transformador de la f u e n t e de alimón tac ion por interraeclio de un d i v i s o r de t e n s i ó n e la otra mitad del ¿Loóle disparados de
Sch.iitt 3:1 7413* "1 divisor do t e n s i ó n íorraado por 3- y H
disninuye
+57
17 v H,;S
I?i0. 3*1¿ Cuadrador de Pulsos y "base de f r e c u e n c i a .
la e n t r a d a al disparador al valor 1/J llr-1.,54 Y 3i.*3 ó 2 » l 8 T 7 pico. Este valor a l t e r n o en su c icio positivo es aceptado por el i n t e g r a d o , pe
1*0 no así en su valor n e g a t i v o , pues el valor i.iaxi.ao do voltaj e inverr
so aplicable al ü^ 7^13 es de -1 3 5V, de allí que no enada una c caponen^
te c o n t i n u a para diüi'-iinuir el nivel negativo. Pora este fin se usan B>
Entonces el voltaje continuo que
so srísde e s ^(1)0)^5/3 = 1,?V En el ciclo p o s i t i v o s C2 £
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diodo se a c r i r á ( d e b i d o r=l com2,2
niendose xinioauente l£ contrilmc i o n de v o l t a j e c o n t i n u o dado -DO
el divisor de t e n s i ó n cuyo valor
es
5/4,9 ^ l v . y no se superara' los 5V. Ademas con:o el ciclo de his-
t é r e s i s fluctúa e n t r e 0 , 8 y l,6v la se^al de e n t r a d a ase^urerá su os°ilación cono lo muestra la fi.r;* 3*^7*
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Existe iin pro~ble;:ia en el uso del convertidor IlA de 3 'bits om^
que c i e r t a m e n t e será s u f i c i e n t e tomar un e r r or de 8 "bits. 5Jn e T o c t o oí
convertidor tra*ba¿&. con 3 "bits» pero le, salida del comparador es de 12,
e 3 t o iiiip 1 ic a que c uafoel o a 1 e r i' o r e s ¡-iay o r que esos 8 "bits el fuñe i o n ai'íiioato do 1 sistema sorá caótico puos se pioi'den los otros "bits ñas sig ~
ftificantes
y no se t e n d r á xegtuL&.olon•
Supóngase crac la- salida del coniparador es de 5 "bits y que se
o..ispütte de un convoi'tidor Ili de t r e s "bits, e n t o n c e s oí e r r o r máximo con
el cuel se trabajaría de "be ser de 3 "bits * Para este e 3 errólo sencillo K^
de sai* rolla el esquema de la íigura 3*20.
Para este caso se rasmia al convertidor los dos primaros "bits
y el más s i r n i í i c a n t e , e s t e último con i n v e r s i ó n ; asi se c o n s i g n o , cono ya se ha ermlicedo, tener un "binario directo a la ontrsxda del con vertidos.
Cuando los
"bits A
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y A0 no caai*bicn se tiene xin r a n r o de O'ne"
£-
r a c i ó n norraal pues el e r r o r e s t a r í a determinado u n i c a n o n t e por los "hits
A-» y A ¿i j
el "bit A O da el
signo del e r r o r . "!3a¿ o os tas condiciones el
c o n v e r t i d o r i-..U darle máxima c o r r i e n t e c u a n d o sus entradas :,;or: 111,
In itad
la
do corr ion te snaxlitid cuando se tiene 100 y corriente cero cuando
se tonrcc, 000% Ue esta forma si so c o n s i g u e que en e3. m o d u l a d o r se t e n r a
niá-ximo ancho de pulsos cuando la corr ion te del convertidor es riiniur. ,
se
aumentará la velocidad (pueo se e7>lica m a y o r v o l t a j e T'i'omodi o a la
armadura) » con o c t o el
n r r o r tondei'c oí valor cr-ro • Cuoníl o Ir-, corr ien-
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r í a que e 1 rao dulado r tenga nin i:.io c i c l o de tr al>a¿ o y ñas ID i en d 5-sr.ii nui
r í a la vo loe i da:! , qtitv es c o n t r a r i o o lo rnie se desea * 3 i el
ra — 8 \ HOCO) lo de so al: lo e n eme la
la
que se rp.u-f-re , sin e r n b a r f o & la
e r r o r fue-
velocidad au--.ien.be jmes es r.vonor croo
e n t r a d a del c o n v e r t i d o r so t e n d r á
ICO , i f u a l nú o e r a n d o el e r r o r es c e r o y e s t o iupl icaria quo no o e ho__
¿a n inmune, cor rene ion en el c ic lo de t3.'-L="ba¿o c u a n d o c o t o en r e a l i d a d
d e b e r í a de a u ^ e n t c r c ; C G I p u e s , el c o,\r:orta.. l i e n t o es caStioo f u e r e
¿el
--n£0 n o r ; i L a l , - v . G S los j i í ^ ? ^]_ 5- A^ cr^"biai; y este cc^Iiio ^n so a d v i e r te en el eom-nr '¿iclor jj.-».
P u r a el caso del di se "o oue DO plantea en este tre."br-;; o dctcr
"inev.os el rc.n^o de oporacio" ^or.-ir,l al traT3a¿ar con ian c o n v e r t i d o r L¿
^© ü "hits, y luego, veamos co:r.o solucionar el
oentfí cuando el e r r o r sale f u e r a del
i n c o n v e n i e n t e Q-.IG se r>re
rango n orinal. Ta :Cirura 3 » - l l~r/"L"~
d & i* á a v i í- v a l i s a r la sol u o i o n •
Corüo r u e d e a y r e c ir.i'sc do Ir. f i; vrc, 3 « ° - ? para e'; te e" so n o se
del r a nr o de oro rao ion n orina 1 A , c o:.;ier. za s. va r iar
( y lo s o t r o s t r e s
también; y se" t i e n e el oonports^iento cao b ico . Lo deseable c c ove ou--n_
do el
e r r o r e ce más n o r t i v o nus - l<-- ; lo c o r r i e n d o ver -u? n e se a c e r o o
casi cero --era que el c i c l o d? trclja;, o atóente y a-uaentc lo v e l o c i d a d
para que el e r r o r t i e n d a a c o r o y e n t r c ~ i o G en el re.n^o de o]ierac ioii ñ o r
:--a'i
, e s t o se conseguiré si do cl;--u"'£i m a n e r a los "bits « r - , A g » ;• A
n i anocen
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en c e r o cuando ectai-ios ít:er:i del r r n j o nor.aal (. c a t o asei^urí
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g. 3«2o ¡ilodulcción dol ancho de pulsos .variando el v o l t a j e de car¿-a
dei c o n d e n s a d o r de ose ilación •
Esto e s > cv.ando el c o n d e n s a d o r so carga desde el valor 0 , 3 T
sta I j O V exisiie i'eEprjesta de salida, cuando se descarga hay ausencia
voltaje « ^ste conpoi'-ba;niento se ¿e^e al ciclo de h i s t é r e s i s del
7413Gonsec-uenie::ienbe -ñera o"b t e ñ e i* se '.modulación •onede variarse
la
c o r r i e n t e de c£i*;-;a del capacitor de o s c i l a c i ó n , lo guo significa variar
la forma e x p o n e n c i a l d e l v o l t a j e en el c o n d e n s a d o r ; hacerlo ¡;i£-.c rápido
en la car^a ( y ivit's lento en la descarga ), o lento en le carf;a y esto
d e n t r o de un rengo dete r u i n a d o que sera j n s t a ñ e n t e el íss^o de vrria c i ó n del c i c l o ¿e t r a b a j o .
Pera e::c i t c r al modulador se u t i l i z a la c o r r i e n t e de solida
del c o n v e r t i d o r JA, pero es ñ o c o c a r i o i n t e r c a l a r e n t r e el c o n v e r t i d o r
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P u e r t o que dV .- !_ y como la c o r r i e n t e de car^-a ¿e Ci cera d ~ l
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Vea:::o^ a h o r a ni ran¿;;o del c icio de tra"ba j o.
la
f ir;ura 3 «-9 v.mostra los c icloá do tra"ba¿ o r.oáxino y rain icio
en el ".of.ulcr'.or . I es 3r c o vr i •:• n t e ¿~- o n t r s d r . al i.iodi, 1 !? o or y ~-rovo n i en*
te del
O3" r ' t 'o do coniente • C u c n d o 1 es v/!3:-:ir.:r. Ir. carecí C.e. Go •? c- l e n t a
y a la salida del d i s p a r a d o r el ciclo -es narciso; cuando 1 = 0 la carpes rápida y el ciclo es m í n i m o . Snpero del c i r c u i t o de la figura- 3» 2 3 y
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Ciclo r.c::iv.:o I
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ar.iplií'iccílor cii'erettcie.1 ce ti^-:-o qv r si
le. c o r r i e n d o del c o n v e r t i d o r es O , I es O, c u c n d o es r.ici::i::i£L I G G :-:r^:i
Eatoncos I — C
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s i g n i f i c a q u e . la. velocidad es aciior que Ir ¿ c c c r d r . y el
de -órr'br-^ o uol?e cor ••^.xi-io, rero ^ m c o t o quf* rara ' 1 = 0 :::A
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chilr;"!.or da r.iinÍMO c i c l o «lo ti'^lia;', o so i'oqv.icre v.^a itivorcion'» I':'r" o:;í'.o
se -utiliza le otra mi'tad del disparador de Schnitr- doble 7^13- ¿sí pues
para "baja velocidad el modulador dará máximo ciclo de tratado.
K-cicnrlo uoo de la distribución de voltajes y c o r r i e n t e s al
monento de la t r a n s i c i ó n en el disparador de Schínitt y ap2?03ciínan-¿o ls
cez*c;a del c o n d e n s a d o r a una recta se rueden d e t e r m i n a r el cíe lo náximo
y nini-'río de tra"ha¿ o , desde lue.ro con aprosticiacion.
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Ti>- coi—icn t»s d £* - -.— i"h? c i o ti T do'bc"-*".". iv-r: el
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lo r de: 1 = 2 ,?rrJi, <" 3 > ^ es a c e p t ^ ^ l c "para T.ir, rr.r.rc nías o r^er^ r -~rr r. le
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oiaronitos i n t e g r a d o s » forjador do p u l s o s j f o c o piloto y r_-,c¿v.l?dor de
Sen. -itt; ;/j cor. un consvno má::ii-io de 2 amperios * ¿áenaa se r e q u i e r e . de
n^a ^v.cnt:; c.o-i-15 v o l t i DG T>~ ra1 el
conver-bidoi' DA* "x-. di^.ri'a:-^- cii'cv.i-bF-1
r?nra el r c c t i f i c e d o i » so muesi-'a en ls firnra 3 * Z - » 7 P £Í S l^n fv.cntcs ^_^
Culadas en Ir. f i g u r a 3 - ^ 3 ro r^c l^r. consti'v.ido una f u e n t e de 12 voltios para la alimenta
ción del r.ioto^ por cuanto esta no corresponde propiamente al cii'c-ai'bo d>~
c o n t r o l , pues se e n t i e n d e que existe ya un "iotor y sv, ^nont-s de ? li.-.irrn-
O Hz; Al dispE-i'edor do Sch..;i
c i r c u i t o d-2 la caso de
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32 Circuito del rectificador.
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V
5.1 COild-ÜSIOUES •
La entrada, "binaria -utilizada como la referencia del sistema es
de fácil c o l a n d o » pues la entrada de datos se lo hace en for ; r.a decimal ,
adervias de que permite f i j a r un valor de r e f e r e n c ia con cufie i e n t e preci c i 5 n. •
31 tac orne tro óptico es muy c o n v e n i e n t e por su f á c i l c o n s t r u c c i ó n , ya que, se resume a un disco de simple acoTlanier.to mecánico y e.
un fot o transistor y un e^rolif icador • SI uso do este tac orne tro ~co si o i lita incrementar ^ a precisión de la muestra aumentando el número de arr^e
i'os, e s t o es» con un tac orne tro mas sensible lo, muestra sera- r.iás e::acta
y el control será :~¿s preciso*
Los c o n t a d o r e s cargedles reducen la lorrita dirital ~mes. actué r:
simultáneamente como contadores de frecuencia y cono comparador os, dt¡ e^s.
ta ría r-era 33 evita tre.Tjajar con surr-a cloros y la. logice, d i g i t a l Q\\-~ estos
ir-;-plícan rera r e s t a r .
SI c o n v e r t i d o r de 3 Tjits es s a t i s f a c t o r i o , r>o se r e o u i e r e de
un c o n v e r t i d o r de una palabra digital mayor que u "bits, aun cuando so d_^_
seara- oayor p r o c i s i ó n , r.ues como ya se fea manifestado si el si-ror fueso
mayor el -.Modulador m a n t i e n e ciclo máximo ó minino p i r a c o n s e g u i r que ej^
te e n t r e er el iranio normal de o p e r a c i ó n .
SI modulador de Sclmitt de c i r c u i t o i n t e r r a d o o í r o c e us nuen
ran^o de var iac ion del ciclo de tra"ba,j o' y es muy simple en su c o u s truc~
ción.
SI d i o d o que es n e c e s a r i o pera m a n t e n e r le c o r r i e n t e e n Ir ?r_
rr^dura cuando el amplificador do cotimxitñci5n o ota en c o r t e , do1; e ser de
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Typ
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4.0
1.0
7.5
2.5
Light Cutrer.i
i^cc = ^ V, RL = TOOohmsl Note 2
2.5
0.8
NOTES:
1. nocliauon ílux donsny (H) uquut to S.O mVM/cm? omitlod (rom
a Tunjíioo lourco ot a coior lúmjjtifaturo of 2Ü70 K.
2. FSadiation Ilux donjuy ;H) cquul to 0.5 mW/cm 2 (puluxt) from
•
Max
'eco
J Ccíoctor C ir- C'.-rr.jn.t
a G n A s (oalliuní arsunidu) iourco oí Xs¿0.& íim.
vidi»cJ dy
puííi'd GnAi (sallíuiri-arsuinnid) Ii.jht-umitt.ng diocio
[X ^ 0.3 íirn) wiíh ti puiío v/iGih aqual ío or Qfealor thon 1O
nilcrofcuconai t w o Figura 6 ) ' ^ ~ l . O m A p o a k .
3-913
FIGUEÍE 6 ~ PULSE FÍESPQNSE TEST ClíiCUiT ANO WAVEFORM
vcc
+2ÜV
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OUTPUT
3-919
¡YiRDoOO, MRD31Q(cont¡nued)
FíGURE 7 - D A R K CURHENT wurms TEMPERATURE
niiyi-j— _
~~r i~t~~ i^c r~~.~ III'^TI "--i -^-i-"j ^m zij
-CxONSTANT E,\ERÜY S P c C T R A L RcSPO.NSE
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0.4
Q.5
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100 ns
100/is
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10-8
1Q-7
10-6
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1Q-10
OUTPUTPULSE WIDTH
vs
EXTERNAL CAPACITANCE
ÜDMi fof Tcmptíratuffii bolowo'C and abova7o"C aro npplicabla forSN54121 and SN54L121 onlv.
KOTE 2: Tlioi» vtlut» of rotlstBic» oxceod Iho máximum mcotnrnondciJ fof uto ovcr tiie full tcmpnrínur» fonflo of th« SNÍ34121 end S N G A L l 2 t .
10 ns
10 ms
OUTPUTPULSE WIDTH
vs
TIMING RESISTOR VALUÉ
TYPICAL CHARACTGRISTICS§ (continuad)
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bir.iry coun;cr tur whích the count cyde iu^Ui -A
cívici'3-i>y-Tiv¿ ior t;-,!j '90A or:ti 'L3Q, div;de-by-^x
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'COA .inri 'LJO ,¡!so '--.5ve Q-it^ íci '.o-nins inp^ils for
To LÍO íhe:r m3\Írru~i couo: lengín (decciüe, tiíviü»;rjy-tv.'jíve, o." faur-bi: binar',' of in«o co;jnícrs, íhe
írcrL th:: 'i-OA o; 'tSÜ cour:e:s r-y cc.-.iiecliv.j ;nü
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"i7'f, 'LS174, 'S174 . . . HEX D-TYPE FLIP-FLOPS
'17o, 'LSV/5, 'SV7G . . . CUÁDRUPLE D-TYPE FLIP-FLOPS
174, 'LS174, 'S174 Coniain Slx FÜn-Flops
'171. 'LSVM. ÜNV4517.; . . . J, N, OFÍ W PAHKAGE
t / 5 , LS175,'S17j COITUIÍM Four Flip-Flops
vviín Douhlo-Raii Outouts
tnrec Pcrform&nce Ranaos üiierod: See
Ujfíürcc! C!ac!< ar.cl DirectClear Inputs
Individual Data !nnut to Each Füp-Flop
Applications inclucia:
r.",3M monoiithtc, pos¡livG-c(í']L'-TrÍ(jr;cred füp-f!ops
'jt.íi/C TIL circuitry to i;npi¿;iriürit D-;y¡jc füp-fíop
i~;;c. Ai! hívc 2 dirccl clear inpsit, «nd thc ':.75,
'I.S175, and 'S175 íüature complümeniary outputs
¡fOiTieuch fiip-flops.
'•••formaíion ot íhc D iaputs rncutinfj the setup time
i^íutrcrn&nts ¡s trsnsfcn-cd TO íhc Q outputs on thc
c-íiitivtí-going cdr;o of thn clock pulse. Cíock
;".;-,oii:;(; o^cjrs ;,t a particular vol;ays iuvc! and is
r-o: ¡iirticííy rcíatcd to tito uan^ition tiinc oí tho
;oi.i','.c--9C!1'1..] pulij. X'vhün thc c!oc;k ínpuí ¡s at either
i-'í i;ií¡h or ¡ow levo!, The O input sign¿il jiuis rio cífcct
c! ífo ouípuí,
'175, 'LS175, 'S175 . . . .1, N. OR VV P A C K A G E
(TOP ViEiW)
TViH circuir jrtí fully co¡np?.tib!t: for uso \v¡th most
TTlor DTLcircuits.
FUNCTJCNTABLE
CLfATJ
ItACH FUP-FLO?)
L
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ICÍ.LAR OLOCK
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H
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TYPICAL
TYPES
TVPICAL
, MAXiWiUM
PCWÜR
CLOCK
DISSÜ'ATION
Fr.EüUL'NCY P £ R F L I P - F L O P
'174,'175
35 MH¿
'LS174, 'LS17G '
10 MHz
'S174,'S17ES
í ex ASI f stt N
ST a u v; ENTS
( H í l ' O H .\ l It
11QP.".Hz
38 mW
.
11mW
75 mW
3G3
SYSTEMS, IN O
LJ.
DESCRÍPTION
Datcl's DAC-9 senes Uígitot/Anaiog Converíers o f f e r a signific.int breakthrough in
cosí/performance whicli mokcs them ideally
suited for OEM applications.
The combinatton of low cost and moderóte
performance recommcncts the DAC-9 serios
for applicníions in computcr disptay sysloms, dota transmission, semiconductor test
equipment and progiammed/íeedback control systems or any roquitement where
modérate occuracy and settiíng time wifl
suffice.
DAC— 9 series convcrtars incorpórate the
tatest so i id state technoiojy and design
conccpts and are compietely se!f contained
in compact plástic cases measuring no largor
ihan 2" x 2" x 0.4" wnich c¿n mount on
any printed circuit board rnuch líke any
tílectronic coniponcnt.
TIA,'Q versions of DAC—9 series converters
are <3v¿ii¡;iblc — currant output (300 nanosec,
sattling time) whose ouíput may be terminated vviih a resistivo load to develop an
oulput voltoge t or o low impedance voltago
output wnose output ís buffercd with an
operational amplifier.
DAC—9 series converters ha ve input resolutions of 8, 10, or 12 binary bits and for
those who require bincry codcd decimol,
two or threc digit BCD. ¡oput coding.can be
straight binary, two's complement, or binary coded decimal. Ful I sea I e voltoge output
con be olther uiiipoíar (O to +10V @ 5 rna)
qr bipolar (± 5V & -5 rna) by means of
üxicrnciüy programming (pin strapping! the
umt. The currtnt output modcls have full
scüle outpu; current of +2.Q ma at a
ir.3ximum voitage complanes of +1,2V,
A¡. dioiial inputs aro compatible with
üTi_/TTL logic levc's and each D/A Con^erre;' v.;li opérate over a temperatura rangc
of 0° to +70°C 3,--.d most can be supplicd
Aiíli extended temperatura range of —25 C
:o -rSÜ°C at adJitionat nost.
^> / ;•
í!. / t>
iJ I - -
fí n •-, í *'~
i,;*.*
ity' - v^ ,
FEATURtS
D Low Cost
S9.95 Ea./8 Binary Bits
D Choice Of Output
Currcnt Or Voltanc
D High Resolution
Ü Programmable Output
Up To 12 Binary Bits
O To +1GV or ±5V
G Fast Settling Tirne
300 Nanosec — Current Output
5¿jsec — Voltagc Output
D Variety Of Input Formáis . . . . Straight Binary, 2's Compiemcnt
Or BCD
D Complete
Requires Onfy D.C. Power For
Operation
BLOCK D I A G R A M MODEL D A C - 4 9 - I O B VOLTAGE
OUTPUT
f¡2>J
ltivi
"K,¡TAL 1MPUTS
FiCSOLUTION
8 Binary Bits or 2 Digit BCD
8 Bmary Bils or 2 Dirjit BCD
8 Bmary Bits or 2 Du;;U 3CO
DTL or TTL Compatible
Positivo L'Ofjic
LoocÜny: One Siandjrd TTL Load
5 MHz lypiCíil
ANALOG OUTPUT (ii>>25 0 C)
ACCÜRACY
Adj. to ±0.2% oí FS
Adi. to ¿0.2% of FS
Adj. to i 0 . 2 % o f FS
LINEARITY
¿1/2 LSB
±1/2 LSB
±1/2 LSB
Current
Optional - Current or Voltagc
Voitacje
O t o - f l . 6 ma ± 2 % @ + 1 . 2 V max.
O to +2.6 ma ±2% @ +1.2V max.
O to +1,54 ma ±.OG ma <o> +1.2V max.
O to -1-2.5 ma ±0.1 ma @ +1.2V max.
N.A.
O t o +10V @ 5ma
±5V @ ± 5 ma
O to +10V @
±5V (3 ±5ma
Current output modcls
416 Ohms For +1 .OV Output (Binary)
704 Ohms For +0.99V Output (BCD)
41C Ohms For -t-1 ,OV Output ¡Binary)
704 Ohms For +0.09V Output (8CD1
416 Ohrns For H .GV Curp
704 Onms For +0.9DV üui
Voltage output models
N.A
2K Ohms For 0 t o ' - t - T O V Output
1 K Ohms For ±5V Output
2K Ohrns For 0 to t i OV O
1K Ohms For r5V Outpüt
Current output modcls
1 ¿¡seo to ±0.2% of FS
SOOnsec to ± 0 . 2 % o f FS
N.A.
Voitage output models
N.A.
20¿isec to i0.2%of FS
5 .usec to rO.2% of FS
10jLíA
N.A.
TYPE OF OUTPUT
OUTPUT
Current output models
BCD
Binary
N.A,
N.A.
OUTPUT LOADING
OUTPUT SETTLING TIME
OUTPUT RESOLUTION
:
Current output models
10 ¿íA
(1 LSB)
40 mV For 8 Binary Bits (1 LSB)
. 100 mV For 2 Digit BCD (1 LSD)
N.A.
Voitoije output models
i
TEMPERATURE COEHF1C1ENT
±100 ppm/°C
LONG TERWi STABIL1TY
REFERENCESOURCE
'
iNPUT POWER REQUIREMENTS
PHYSICAL ENVIRONMENTAL
(1 LSBl'
.
40 mV For 8 Bimiry 3<is (
100 mV For 2 Dig.t ECO [
±50 ppm/°C
±50 ppm/°C
±0.1%/Yr.
±0.05%/Yr.
i0.05%/Yr.
Derived from +15VDC Power Supply*
Interna!
internal
+ 1 5 V D C @ 15ma
-15VDC@ 10ma
+ 15VDC & "iSma
-15VDC & 1üma
0° to+70°C
0° to+70°C
0" to +70° C
-55° to 485° C
!
+ 15VDC @ lOma
-15 VDC @ 10ma for"R"Versions Only
:
OPERATING TEMPERATURE RANGE
STORAGE TEMPERATURE RANGE
-55° to +85° C
—55° to +S5 ; C
Up To 100% Non-Condensing
Up To 100% Non-Condensing
Up To IGt-1
2"L x T'W x0.4"H
Plug-ln Module
2"L x 2"W x 0.4"H
Plug-ln Module
:•",_ x 2"W x 0.4"H
Piuy-ln IV.ooule
PINS
0.020" Round Gold Plated
0.250" Long Mínimum
0.020" Round Gold Plated
0.250" Long Mínimum
0.020" Round Gold P¡ated
0.250" Loncj Mínimum
CASE MATERIAL
Black Diallyl Phthalate
Black Dtallyl Phthalate
Black Dialiyl Phthalate
2 02.
2oz.
2oz.
R E L A T I V E HUMIDITY
»«""
WEIGHT
;
" ~
¡
i
!
REMARKS
For Bipolar Curren! Output
Set; Aoplicíition Noius
Ftoiure 4
'• •"' n -Coridonsin
DAC-G9 SERIES
.i¿r\f 3 Digit BCD
APPLICATION NOTES
DAC-9-3BI
DAC-9-8DI
12 Binary Bits
OMLY
LIMITED RAMGE MULTIPLYING DAC
. TTL Compatible
vt LO:;>C
Gne Standard TTL Load
+V CG
DTL or TTL Compatible
- Positive Logic
.Loadmg: One Standard TTL Load
5 MHz typical
OUTPUT
DIGITAL
INPUTS
•Q -O.rr.Vof FS
Adj. to ±0.025% of FS
LSGt
± 1 / 2 LSB
jí.4.; - Curren t or Voltagti
FiG. A
Optioritil — Currcnt or Vo I tarje
DAC-9
10
T
N.C.
IFS-.173VCC
7 . 5 V , L + 9< V C C < 7 . 5 V | H
WHERE
CGnu @ + 1 . 2 V max."
-.: ís-marOa nía í? +1.2V max.
N.A.
O lo +2.5 ma ±0.1 ma €? 1.2V max.
; V rS &v Sma
0 to +10V FS @5ma
±5V @ ±5ma
fr.ms For -t-t.OV Output (Binary)
Jhm» Por -KJ.99V Output (BCO)
nmi. For 0 CQ •*• i OV Output
r,ms,For ±5V Output
416 Ohms For +1 .OV Output (Binary)
704 Ohms For +0.9SV Output (BCD)
2K Ohms For 0 to +10V Output
1 K Ohms For ±5V Output
, rO-í^ of FS
300 nsec to ±0.025% of FS
i±G.T%of FS
20 psecto ±0.025% of FS
A il. LSB)
V ^ar ;0 Binarv Bits (1 LSB)
V Foc 3DÍCJLÍ BCD (1 LSD)
0.625 ^A (1 LSB)
Vcc = Input Voltago (Volts)
IpS = DAC F.S. currcnt output (mA}
V¡i_ = Max. Digital inpuí LOW Vüit^go í V
VIH = Min. Difjitol ir.put H;GH Volteo í
FULL SCALE ADJUSTWiENT
FIG. B
+ V,
OUTPUT
.
R Trim to reduce F.S.
(min RTnm = 240K)
"í
2.5 mV for 12 Binary Bits (1 LSB)
R Trim to increase F.S. (min Ft Tnm =
± 50 ppm/° C
±0.025%/Yr.
Internal
/.3C @ ZOrrra.
/.DC ¿2 2üma.
4 1 5 V D C @ 20m3
-15VDC @ 20ma
0° to +70 C
-556 to +85° C
Up To 100% Mon-Condensing
- 'A x u.-í-"H
-i^ancí Goici Plated
..ang W¡n>murTi
...y Ph.matatc
2"L x 2"W x 0.4"H
Plug-ln Modult;
0.020" Round Gold Plated
0.250" Long Mínimum
Eííack Diallyl Phthalate
2 02.
For Bipolar C u r r c n t Output
Suc Application Notus
Figure 4
S 59.00 oa.
CRDERJNG INFORÍVIATION
VOLTAGE OUTPUT VERSIONS
ANALOG
OUTPUT HANGE
¡-LOV. FSÍ
]
B1NARY (ONLY)
2'S COMi'LEMLNT
n Id
oninn
011 üiono
onooono
01000000
ÜOuUÜüOO
noooooo
n
oo
oo
00
00
oo
EíCD
Í G T O nov. ro)
(c -/i -2 - 1 1
I?
im n 11 11 11
n
oo
oo
00
00
oo
11100000
1 iOOOOOO
10000000
010CGOGO
00100000
00000000
10100000 00 00
10010000 00 00
100ÜOOCO 00 00
A
ANALOG
OUTPUT RAfJGE
00
00
00
00
00
00
00
00
00
00
00
00
APPLICATION NOTES - CURRENT OUTPUY i^OD^LS ONLY
USING THE OAC-9 SFRItS WITüOüT
AMPLIFIER. UMIPOLflll POSITIVE OUTPUT
OAC-9 SEiniES VOLTAGE EQUIVALEN? CIRCUIT
OAC-S SGFÜES CURRLNT CQUIVALENT CIOCU1T
CONTNOL.LED
BY INPUT CODE
CCWiTBOLLED
ÍY IN'UT C O D E
TO DAC
TO D A C
USING THE DAC-U SERIES llílNARY
USING AN ÍNVERT1NG AMPLIFIER.
USING A NON INVeOTING AMt'LIFIER.
UÍJllS ONLY) WITHOUT AMPLIFIER. BIPOLAR OU7PUT.
DIGITAL I —H
vsL [r\« !:
5R T
5 ' F1T
í.,
R,
R, t R ¿
WHEBE
-Sft - -F.S. o..:;vn vnn.-.g!- ¡vollsl
R, - iFotUbacK reiinui (Kl
R, - Input b<.i' ii-vílfir (Kl
1Fs - DAC F.S. cufrunt ouipul (mAl
SERIES
t VOLT AGE
EXTERNAL
OUTPUT
VERSIQNS
OKLY )
AOJUSTWEWT
1020 TURNPÍKE STREET, CANTÓN, MASS. 02021
TEL. ÍG17) 828-6395
TWX: 710-3-;8-
cr.
/
'lí-
-n J3
m >
33 ±
Z
C5
£ z
?E -o
d
V
GUARANTEED OUTPUT
RAMCE FDR LOGíCAL "O
ÍJQ
W
• H- tía"
o 3
RAN&f¡ FQR L nGtCAL
GUARANTEED OUTPUT
<
o
O
O
^«-4
SN7413 CHARACTERISTICS
o—•—o
"Tí
(NPUTVCLTAGE
OUTPUT VOl.TAGE
A
FIGURE 4. Sdimitt Trigger Using Discrete Componenís
This circuit however, is not temperature-stable. The
V/n-Vout chara*- teristic shows íhe variation? of threshold
\io/U:?e levéis with tempcrature. In addition to a!l the
£/isa4/antages of being a discrete-wired circu't. this circuit
reqvires a low-impedanee driver.
The SN54/7413, a monoliíhic IC from Texas
l«sfvünients, provides Sciiiniít trigger aetion eliminatipg the
d/'s «^amagos of a wired-up circuí t. The hystcrcsis
(gOoniV) providod by this sohmitt trigger is Ousíratcd in
5. In addition the SN54/7413 is tempei-atmsVCC = 5 V
to
4
,
v^,—«:^-
N-
_^_
The SN7413 dual Schmiíí trigger consisís of two
ideiUical Schmitt trigger circuits in monolithic integrated
circuit fonn. Tlie interna! circuito' docs not resemb'Je
Figure 4 but lias simpler fasíer arrangement. Logicaily, each
circuit fundióos as a 4-input NAND gato, but because of
the Schmitt aetion tlie gate has different input-threshold
levéis for positive- and negative-goíng signáis. The
hysteresis, or backlash, which is the difference betv/een the
two threshold levéis, is typically SOO mV (seo Figure 5).
The SN7413 is fully compatible with inany TTL
famílies because it has a totem-poíe output secííon and
muítierríitter-transistor inputs clamped by diodes to the
subsírate. The logical 1 and O output levéis (referred to in
the data sheet as "high" and "low" respectively) are
identical to íhosc of standard TTL. The propagation delay
from input to output is typically 16 ns.
Figures 6 and 7 show the input-ouípuí voltage
characterisíics of the SN7413. Figure 6 shows input voltage
Vja ploíted versus output voltage V ou t at 100 kHz.
Figure 7 shows input current I¡n plotted versus Vj n . For
Vj n ]ess than —0.5 V, the interna! cíamp diodes conduct. As
the input voltage passes the upper threshold, the input
current decreases rapidly due to the turning off of the
multiemiíter input-transistor. The transistor remains turned
off until tlic lower tlireshold is passed, the input current
then being deternüned by the input characlerisíics of a
normal TTL gate.
H
-I
¿i
>
~C
o
>
3
„
U 2
<
uí
2
*-
51
f>
>¡
2
o
D
oo
SOO mV
'
1'
7
-_
O >
CL
H
b
^__
n
A
.
1
1 -,
1
_! 1 1
03
OV
^_
^
1.6
OV
2.0
.
>.
" INPUT VOLTAGE, V in (200 mV/DIViSION)
INPUT VOLTAGE, Vin (VOLTS)
PICURE 5. VlnCharactcristic ofSN74 13
Showine fh'sreresis
For convenience this report d.iscusses only the
5IV74/3. However all statenients niade ubout tiie
S N 7 4 J 3 are also true of the SN5413 which is disünby hc-ing characteri/ed in the miiítary temperarange.
Data spccifications of íhe SN7413 are not inWin tliis report bi.it are ava:lable oa requost.
C»3»1'S
FIGURE 6. Input Voltage versus Output Vollage
Qsciilograph for a Typical SN7413
The built-in temperaítire compcnsation ensures very
higli stability of the threshold levéis and the hysteresis over
a very wide temperatura range. Typically, the hysteresis
changos by 3 pcrcent, and the upper threshold by 1 percent, over the temperalure range of —55 C to 125 C. The
SN7413 can be triggered fiom the slowest of input ramps
and stiil give a clean, jítlor-free o u t p u t su:mi. It can aíso be
[riggered from straight J-c levéis.
mininium valué of interna! base resistor Rl musí be
deducted from data-sheet guaraníecs in -order to determine
y máximum valué oí' resistor R$. Figure 9 ¡ilústrales íhc
vaiiables detcrmining the valué of resistor Rl. For V¡n =
0.4 V, Vcc(max) * 5-25 V ' R 1 min = [VcC(max) ~
V B E l / I m a x . R l r n i n = (5-25 - 0.75J/1.6, R l m i n =
2.56 kíí. For a noise margin VfsJM, the máximum valué of
resistor R$ in Figure 10 is given by
ai >
ce ce o
o,
t
_ ——
J*
max)
INPUT VOLTAGE, V¡n {200 m V / D l V l S I O N )
|(v cc -v BE HV T(min) -v NM )]
FJGVRE 7. fnptií Voltaje ivrrws Input Current
For a noise margin VN\ of 100 mV and VCG ~ 5.0 V
APPLICATIONS
On A of the most direct appíications of íhe Sclunitt
trigger is as a pulse-shaper "•-.tert'ac" beween slow rise and
fall input signáis and a fast TTL gate.
(0.7 -0.1) 2.56 x
(max)
Pulse Shaper
ThP r e are many :nst anees \vhere available input
signáis are not compatible with TTL. For example, a data
waveform might have rise and fall tuMSS greater than Ijus,
but TTL requires edges less titán 150 ns íbr good noise
immunity. The circuir sho\vn bclow, Figu.e 8, enables TTL
to be driven from such souices.
(5 .0-0.75) -(0.7 -0.1)
VCG
VCC
- O 0/P
Vin <
FIGURE S. Schmitt Trígpcr SN7413 Us-d in a Circuit
Tíiat Síiapes Input í\¡¿s>js to Ma'^c ihcm
Compatible with TTL Dcvice .Icquircmcnts
The máximum permissibíe valué of sourcc rcsistancc
RÍ; is detcnninod by the niaxinuini 'inn't current when the
input is al :\l O, or belo\ íl¡e i^u.-r throsho'.d voItLiiie.
To enxmv j 1101^0 m:u¡:iu oí ! ICJ ir.V tiv; i n p u t c u r r e n t is
FIGURE 9. Variables That DctermincJhc
-* Mínimum
Valué oflntcmal Base Resistor Rl
Pulse Stretcher
This cíicuit (Figure 11) uses t h e internal 4-kH base
íesisior of the S c i i m í r t i n u i u e u i i U e r input transistor as
one of the tiinins! compo:icnts.
There is a sniaíí delay betwecn the leading edges
of tiie i n p u t and o u t p u t ¡nil>es, dúo to the time taken.
ío díschurge capacilor C tlirougli (lie saturation rcsistance of the output transistor of íhe SN7401.
VCC
OUT?UT
2 v/D'visioN i -:
FIGURE 12. TypisjlOperating \Vavcforms for Pulse
Stretch^r Circuit in Filtre JJ
FIGURE 10, Variables Used in thc Dctcrmination ofíhc
Máximum Vahic of R$ for a Giren N'oise Margin
vcc
For high rcpetiíiüii rutes and largo valúes of capacitor C, the mean dissipation in the SN7401 oiuput stage
should be limit-ed to l O m W or 35 ni A peak current or
16 mA steady-state by inclusión of a serios resistor between
iís o u t p u t and capacitor C.
Typical cperaíing \vaveforms for this círcuit are
shown in Figure 12.
•R2
VCG
SCHMITT TRiGGER
1/2 SN7413
FIGURF 13. S::7413 Uscd in a Circuit for
Conversión
bu*
SCHMITT TRIGGER
1/2 SN7413
FIGURE 11. SN7413 Bwig Ihcd in a PuhfrStretcher
CircuiL Thc infernal 4-kn base resistor of the
Schmitt njulticniitLr input transistor is onc
ofíhc tinún-* components
*" ***•
Síne-ío-Square-Wavc Conversión
Sine-to-square-wavo conversión, onc of the simplesí
applications oí" the Schmill Tri^gor, is illustratcd in
Figure 13.
The resisiíve divider R2 and R3 biases the Sclimitt
trigger inpuí midway biít\VL-en the npper and lower
thresholds. This gives a 50 percout duty óyele wiih
sinusoidal inputs. Tho vahíos of resistors RJ! aiai !<_>
be dciemíinod a> íolKiv,s:
"['he volla^o .H tiic muilicinitíot" i n p u t i> givon by
where VTI ana Vr^; are the upper and lower Schmit
trigger thresholds. ThíTc
[((
V
-
V
/
R 2
R3
or
R3=V
E
(V cc -Vj) R3R1
R2 =
(2
Typical values f< •. ihe vasiablos in I : ,quations ( 1
and (2) are VT¡ = 1.' V, Vr2 = 0.9 V, V(X - 5 ° v.
R l -4.0 k ¿ > , and V ^ j ; - 0.75 V.
Thus choosing resistor R3 - 470 fi, and substiíuíing in Equation (2), we have 1*2= 1.83 k£2; that is
R3 = 470 H and R2 = l.Skíí in preímed valúes.
If R2 = CXD tberi Equation (l) beccmcs
Rl
R3 *'
Substituting valúes in this equation gives
R3 = 1.76 ka oí Ufe kU
The circuit of Figure 13 is suitabíe for use up to
8 MHz with sinusoidal inpius. The valué of capacitor C
should be such that its rcactancc ;it tlie opcrating frcquency is very much !css th:>n R2 R3/(R2 + R3).
Typical operating waveforms obtained with the
self-biased mode at 1 MHz are- shown in Figure 14.
JMp-IJ
Si ME VVAVE
1 V/DWSION
OUTPUT
SQUARE VVAVE
2 V/DIVISION
The circuit is seif-starting and a frcquency range
of 8 decades is possible by changing the valué of capacitor C. Circuit operation is as follows: Initialiy capacitor C is discharged and tlie Schmitt ouíput is at a
logical 1. Capacitor C then charges towards (Vcc — ^BE)
through resistor R, un til the upper threshold voltage is
reached. The output ti\en changcs to a logical O and
capacitor C discinrges ío the lower ihreshoid volt age
through resistor R. The cycle tlien repeats.
The limiting valúes of resistor R are deterniined by
the voítage dropped across it when the input is approaching the lower threshold and the output is at a
logital 0. The lower valué is determined by the output
irnpedance of the Schmitt írigger in the logical 1 state.
The output voltage should be sufficient to ensure a
logical 1 at the input of succecding stages when the
input to the Schmitt írigger is at the lower threshold
voítage. The calculatioa of the resistor's optimum valué
for a given load is íengthy and on!y results of this
calculation \vill be stated here. For a fan-out o f 2 over
the ful! tcmperature range, resistor R should be 390 H.
Figure 16 is a graph of puíse-repetition frcquency
versus valúes of capacitor C.
100
tu
8
t
100 ..K/DíVlS
10,
o
1.0
CA7Í1J8
FIGURE 14. Typical Opcratwg Waveforms for¡ the
Circuit in Figure 23
o
o
-2
2
R-C Multivibrator
The circuit of Figure 15 forrrs the basis of a
versaíile wide-frequency range clock-pulse source.
0.1
0.01
1 Hz
10 Hz
100 Hz
1 IcH* 10 UHz 100 kHz 1 MH
PULSE REPETITION rñEÜ'J£NCY,f
C«3'*'S
FIGURE 16. Graph ofPitlsc-Rcpctition Frcquency
versus Valúes of Capacitor C
WHEN THE OUTPUT ÍSTIED
DIIIECTLY TO I^PUT, DEVICE
OSCILLATES AT 3ü MHz
clock-pulsc source
Typical waveforms associated with this circuit are
shown in Figure 17.
The duty cycle is less than 50 perccnt due to the
interna! 4-kH resistor on Üie base of the input multiemitter transistor, actinii as a curren! source. 11 a 50 percent d»ty cycle is rcquired ihe circuit nuiy be !noi.lÜK'd
as shown in F i i - u i e IS. Here llie ratio of ihe dis^harge
titne-consuuit to charging tiine-consta.ií is reduced by
approximately ( 1 -t Í < 1 / R 2 \y including the a d J i t i o n a l
feeUbjck p.itli fonned by resistor R 1 and diodo D1 in
parallel wilii resistor R2. For 50 perccnt d u í y cycle w i t h
Gated Oscillaíor
The circuíts of Figures 15 and 18 may be modified to funolion a^ gated muiíivibrators by the additíon
of an SN7401 ^pen-collector NAND gatc as shown in
Figure 20.
SCHMITT
OUTPUT
2 V/DIV1SIOM
SCHMITT
INPUT
0.5 V/DIVIStON
i/p o—
1/4SN7401
FIGURE 17. Typical Operating Waveforms for the
Circuits in Figure 15
INPUT
~~L
OUTPUT ~IJ~LÍ LTLT
FIGURE 20. Circuits in Figure 15 and 18 Modified
as Gated Oscillator
R2
SM7413
ST
/77
An additional feedback path frc.n the output of
thc Schmitt to ihe input of the SN7401 prevenís ~the
gaíe signal frorn acling until the outp''t of the SN74I3
is al a logical 1. This ensures that the oscilütor ahvays
produces an integral r'imber of cyclcü.
Since the capacitor C has to charge froni ground
potential to the upper Schmitt trigger tureshok' before
an output is oroduced, üiere is a delay between tlic
posítive-going edge of the siart pulse .nd the beginning
of the oulput-pulse train. In Figure 21 this time delay is
plotícd againsl valué of capacitor C for R e.jual ro
390 H.
FIGURE 18. Circuit in Figure 15 iModiftedfbr
50 Percent Dutv Cvclc
1000
100
LU
SCHMITT
OUTPUT
2 V/DIV1S1ON
SCHMITT
1K!PUT
0.5 V/DIVIS1OM
o
10
2
1/iF
u
o
2
0.1
0.01
1000 pF
10 ps
FíGVRi: 19. Typical Opcrating Wavcforms
for thc Circuí! in Figure IS.
tQO¿js
1 m:
1C ms
100 rns
OSCILLATOR START TIME, At
1s
OSCiLLATOn
OUTPUT
2 V/D1VIS1OM
A
GATE INPUT
2 V/DIVISJON
10/¿s/DlV!SIQN
FIGURE 22. Typical Operating Wavefúnn for Gatcd
Ostittator in Figure 20
Ecíge Detector
A useful digital circüit is ihc cdne detector or
pulse differcntiator. The SN7413 can perform this function with a m í n i m u m oí externa! eomponents. The circüit shown in í'ií;iHe23 lus heen, in the past, implcniented with standard TTL but siitTei'cd from poor noise
immunity and l^gh-frcc^.en-.'y instubiliíy.
FIGURE 23. SN7413 Used ir. an Eilge Detector Circuit
or Pulse Differentiator
Figure 24 shows the operating waveforms associated with the circüit cf Fhmre 23.
1000 pF
IMS
10 MS
100 ^s
1 ms
10nis 100 ms 1000 m
PULSE WIDTH,t
FIGURE 25. Gi\:ph of Timing Capacitancc venus
Pulse-Width for the Circuir in Figure 23
A simple circi:;v., but oí" lower noise immunity
shown ia Figure 26. T^js circüit opcraics on a logical'! t
locical O transilion.
FIGURE 26. A Simple Eiigc Detector
The input Se!:.:v:;iit Trigger is biased at the uppc
threshold vollage by resistor R. The input current ai th
uppcr threshoíd is ^ —0.5 mA giviug a nunimum valué
resistor R ~ 3.4 kí2 fcc.an upper threshold voltage of 1.7 V
INPUT
SN7413 INPUT
-fe
IEXAS INSTRUMENTS
t N C O i - í l'OR A l t D
COMPONENTS GHOUP
OUTPUT
FIGURE 24, Opcraüng Waveforms for the
Circuit (,í /-/Vire* 23
POST OK^i;^-¡: EOK SO12
«
DALLAS. TEXAS >S2T2
l frorn ihc original, "Ourtíctc
of tlic S:\7-/JS.\ Sdinu'ti