Tema: Circuitos no lineales

Tema: Circuitos no lineales
DCSE
Índice
Comparadores
Schmitt triggers
Rectificadores
Interruptores analógicos
Detectores de picos
Circuitos de muestreo y retención
Circuitos no lineales
Introducción
Cómo conseguir circuitos no lineales
Ausencia de realimentación positiva o negativa
No hay igualdad virtual de tensiones...
Comparadores analógicos
Realimentación positiva
No hay igualdad virtual de tensiones...
Schmitt trigger
Inclusión de elementos circuitales no lineales
Puede haber igualdad virtual de tensiones... o no
Puede haberla a veces...
Diodos
Interruptores analógicos
Circuitos no lineales
Comparadores basados en el A.O.
Se basan en no realimentar el A.O.
Lo llevamos a saturación
VOH, VOL
Valores no típicos de electrónica
digital
La compensación limita el tiempo de
respuesta o propagación (tPD)
Retardo hasta que se alcanza la mitad
de la tensión
Depende del Slew Rate
Tomados de
S. Franco
t PD
Detector
de umbral
Circuitos no lineales
VOH − VOL
≈
2 ⋅ SR
Comparadores de propósito general: LM311
Típicamente
Mayor rapidez (tPD <1µS)
Tensiones de salida seleccionables
Salida en colector/emisor abierto
Resistencia de pull-up o pull-down
Funcionamiento
VP>VN ->Q cortado -> VO=VCC
VP<VN -> Q saturado -> VO=VEE+VCE(Sat)
No idealidades
Tensión de offset (<5mV)
Corriente de bias y de offset (<1µA)
Potencia máxima disipable (>100mW)
Corriente de pérdidas (ISINK<100nA)
VSAT (VCE<0,5V)
Circuitos no lineales
Tomados de
S. Franco
Comparadores: aplicaciones (I)
Detector de nivel
R3 polariza el zener (o similar)
R4 polariza el LED
R1 y R2: adaptan niveles
Vi·R1/(R1+R2)>VREF->LED iluminado
Control de temperatura
R4 polariza el LM329
R4 y R5 polarizan el sensor
R2 regula el termostato
Tomados de
S. Franco
Circuitos no lineales
Comparadores: aplicaciones (II)
Detector de ventana
Vi>VTH
Q01 saturado -> V0=0
Q02 cortado
VTH>Vi>VTL
Q01 y Q02 cortados -> V0=VCC
Vi<VTL
Q01 cortado
Q02 saturado -> V0=0
Tomados de
S. Franco
Circuitos no lineales
Comparadores:
aplicaciones (III)
Medidor de barra (LM3914)
Divisor de tensión
Conjunto de comparadores
VIN>=n·VREF/10
n LEDs iluminados
Supervisor de Vcc
Circuitos no lineales
Tomados de S. Franco y National Semiconductor
Comparadores: aplicaciones
Modulación de anchura de pulso (PWM)
Señal rectangular proporcional a VI
Aplicaciones de potencia
VTR: señal portadora
VI: señal moduladora
FVTR>>FVI
Circuitos no lineales
Tomados de S. Franco
Schmitt trigger
Se basan en realimentación positiva
Configuración inversora o no
Comparador con histéresis
La salida no depende sólo de la
entrada
También de la salida anterior
VTH=VOH·R1/(R1+R2)
VTL=VOL·R1/(R1+R2)
V <V
-> VO=VOH
I
TL
V >V
- >VO=VOL
I
TH
V <V <V
-> depende…
TL
I
TH
Circuitos no lineales
Tomados de S. Franco
Schmitt trigger: aplicaciones
Protección contra
ruido en
comparadores
Termostatos
Circuitos no lineales
Tomados de S. Franco
Schmitt trigger: ejercicio
VOH=VCC, VOL=0
¿VO=función de VI?
¿VTH?
¿VTL?
VTH
VTH =
R1 (R2 + R3 )
=
⋅ Vcc
R1 R2 + R2 R3 + R1 R3
R1 (R2 + R3 )
⋅ Vcc
R1 R2 + R2 R3 + R1 R3 +
VTL =
R1 R3
⋅ Vcc
R1 R2 + R2 R3 + R1 R3
Circuitos no lineales
Tomados de S. Franco
Schmitt trigger: ejercicio
VOH=VCC, VOL=0
¿VO=función de VI?
¿VTH?
¿VTL?
R R − R2 R3
VTL = 1 4
⋅ Vcc
R4 (R2 + R1 )
VTH
R1 ( R4 + R3 )
=
⋅ Vcc
R4 (R2 + R1 )
Circuitos no lineales
Tomados de S. Franco
Rectificador: diodos y realimentación
Rectificador de media onda
diodo D conduce
VO>0
R polariza el diodo
realimentación negativa
igualdad virtual de tensiones
VO=VI → VI>0
diodo D no conduce
VI<0 → VO=0
Aunque VD(on)>0,
no distorsiona
Distorsión debida a
Slew Rate
Circuitos no lineales
Tomados de S. Franco
Rectificador de media onda mejorado
Ambos diodos no pueden conducir a la vez
D1 conduce, D2 cortado
IR2=0,
ID1>0
VI>0 → VO=0
D1 cortado, D2 conduce
configuración inversora (R1, R2, D2)
VI<0 → VO=-VI·(R2/R1)
Aunque VD(on)>0,
no distorsionan
La lentitud del A.O. tampoco distorsiona
Siempre hay realimentación negativa
Nunca satura si la entrada es adecuada
Circuitos no lineales
Tomados de S. Franco
Rectificador de onda completa
Ambos diodos no pueden conducir a la vez
D1 conduce, D2 cortado
IR2=0 → VHW=0
Inversor AO2 (-A·R/R)
VI<0 → VO=-A·Vi
D1 cortado, D2 conduce
AO1configuración inversora
Ganancia= -R/R = -1
VI<0 → VO =A·VI
AO2 sumador con ganancias diferentes
VO= (-A·R/R) ((-R/R·VI)·2+ VI)=A·VI
Circuitos no lineales
Tomados de S. Franco
Rectificador: ejercicio
¿VO=función de Vi?
Ambos diodos no pueden conducir a la vez
VI>0
-> VO=A·Vi
D1 conduce
D2 cortado
V1-=0, IR4=0
No inversor AO2
VO=AVi
VI<0
-> VO =A·VI
D1 cortado
D2 conduce (R4 polariza, V1-=0)
AO1 inversor
VO=-A·VI
Rectificador de onda completa:
sólo exige R1=R2
Circuitos no lineales
Tomados de S. Franco
Interruptores analógicos
Circuitos no lineales
Tomados de S. Franco
Detectores de pico
Tomados de S. Franco
Circuitos no lineales
Muestreo
Tomados de S. Franco
Circuitos no lineales