PRACTICA 10 COMPARADORES DE VOLTAJE OBJETIVO: El alumno comprobara el funcionamiento de los comparadores de voltaje. INTRODUCCIÓN: El amplificador operacional El LM741 es un amplificador operacional monolítico de altas características. Se ha diseñado para una amplia gama de aplicaciones analógicas. Un alto rango de voltaje en modo común y ausencia de lacth-up tienden a hacer el LM741 ideal para usarlo como un seguidor de tensión. La alta ganancia y el amplio rango de voltaje de operación proporcionan unas excelentes características, utilizándose más usualmente en: seguidores de tensión de ganancia unidad, amplificadores no inversores, amplificadores inversores integradores, diferenciadores. No requiere compensación en frecuencia Está protegido contra cortocircuitos Tiene capacidad para anular el voltaje de offset Posee un alto rango de tensión en modo común y voltaje Comparadores electrónicos Un comparador es un circuito analógico que monitorea dos entradas de voltaje. Uno es llamado voltaje de referencia (Vref) y el otro voltaje de entrada (Vin). Cuando Vin se incrementa por encima o se reduce por debajo de Vref, la salida (Vout) del comparador cambia de estado entre bajo y alto. Algunos circuitos integrados (como el IC-339, IC-311 etc.) se han diseñado específicamente como comparadores otros como el IC-741 aunque son en realidad amplificadores operacionales pueden ser usados como comparadores. Estos chips (generalmente con 8 patas) tienen una entrada para Vref, otra para Vin, una de salida Vout, una para el voltaje de alimentación (Vcc) y otra de Tierra. TRABAJO PREVIO. 1.-Investigue el concepto de termistor. 2.-Investigue el concepto de corte y saturación en un transistor. ¿Cuáles son los valores de voltaje de colector emisor del transistor cuando se encuentra en corte y saturación? 3.-Simule el circuito de la figura 10.1 y 10.2. Para el termistor seleccione transducer y NTC. 4.- Describa el comportamiento del circuito del inciso 10.2. MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR: Cantida d 1 Descripción 100 ohms 1 Transistor TIP31 1 Lm741 Figura 3 Resistencia de 1 kΩ 1 Potenciómetro de 50k ohms 1 pinzas de corte 1 pinzas de punta 1 Tablilla de experiment os 1 Ventilador de 12 v 1 Diodo 1N4007 1 Resistencia de 15Kohms 1 termistor EQUIPO DE LABORATORIO 1 1 1 1 Fuente Multímetro Generador de funciones Osciloscopio DESARROLLO: 1. Arme el circuito de la figura 10.1 VCC 15V Entrada inversora XMM1 Generador de funciones XFG1 VCC Tektronix 7 R2 10kΩ 75 % Key=A XSC1 15V R1 1kΩ 1 5 P G U1 1 2 3 4 T 3 6 Vout 2 4 LM741AH/883 VEE -15V Figura 10.1 Coloque el generador de funciones con una señal triangular con una frecuencia de 500Hz a 10Vpp. Ajustando el offset para que la señal varíe entre cero y 10V. Imprima la señal de salida y coloque sus fotos de evidencia explicando lo que pasa. 2. Varíe el valor del potenciómetro y observe como varía el voltaje de referencia (voltaje en la entrada inversora) en el multímetro el cual se comparará con la señal del generador obtenga las señales de salida (señal del osciloscopio) para los voltajes de referencia en 5 volts, 2 volts y 0 volts. Imprima la señal de salida y coloque sus fotos de evidencia explicando lo que pasa. 3 Arme el circuito de la figura 10.2 3% RV1 U1 7 1 50k B1 12V D1 3 R2 6 15k R3 1k 4 5 1N4007 LM741 RT1 25.00 R1 -tc 1k 20k B2 12V Figura 10.2 Sensor para detectar temperatura y activar un ventilador 4. Realice los siguientes pasos con el divisor de voltaje entre la foto-resistencia y la resistencia R2: mida el voltaje en el divisor del termistor y R2 y regístrelo en la tabla 10.1 Ajuste el divisor de voltaje con RV1 (voltaje de referencia) para que proporcione un voltaje menor al voltaje que proporciona el termistor a temperatura ambiente figura 10.3. Aplique calor tocando con la mano el termistor. Explique lo que pasa en sus imágenes. Llene la tabla correspondiente. Temperatura ambiente Voltaje en el termistor. Voltaje en el potenciómetro (voltaje de referencia) Voltaje de salida en el amplificador operacional Estado del foco (encendido o apagado) Q1 TIP31 2 Aplicando temperatura Figura 10.3 Mediciones en el circuito comparador. CUESTIONARIO 1. Explique qué condición provoca que el transistor se encuentre en saturación y en corte 2. ¿Cuáles son las aplicaciones principales del transistor como conmutador? 3. ¿Qué pasa con la resistencia de un termistor cuando se le aplica temperatura? 4. ¿Qué es un circuito comparador de voltaje con amplificadores operacionales? 5. ¿Cuáles son las aplicaciones principales de los comparadores de voltaje? 6. Al variar el potenciómetro en la figura 10.1 ¿qué pasa con el voltaje de referencia? 7. Al variar la temperatura aplicada al termistor en la figura 10.2 ¿qué pasa con el voltaje a la salida del comparador? 8. ¿Por qué? 9. ¿Cuál es el voltaje a la salida máximo en el comparador? 10. ¿Cuál es el voltaje a la salida mínimo en el comparador?
