multivibradores y electrÓnica de potencia...12-06-2012 1 multivibradores y electrÓnica de potencia...
Post on 20-Mar-2020
0 Views
Preview:
TRANSCRIPT
12-06-2012
1
MULTIVIBRADORES y
ELECTRÓNICA DE POTENCIA
1. MULTIVIBRADOR MONOESTABLE (un estado estable y un estado inestable) 2. MULTIVIBRADOR ASTABLE (dos estados inestables)
2
• El circuito electrónico que más se utiliza tanto en la industria como en los circuitos comerciales, es el circuito temporizador o de retardo, cabe destacar el más económico y también menos preciso que consiste en una resistencia y un condensador. • Un temporizador básicamente consiste en un elemento que se activa o desactiva después de un tiempo más o menos preestablecido. De esta manera podemos determinar el tiempo que ha de transcurrir para que el circuito susceptible de temporizarse se detenga, empiece a funcionar o simplemente cierre un contacto o lo abra.
Introducción
MULTIVIBRADORES MONOESTABLES
12-06-2012
2
3
C1
R1D1
IC
Vi
ID
Circuito de Retardo (delay circuit)
Temporizador Simple
Multivibradores Monoestable
Poseen un estado estable y uno inestable
4
Estado Estable
Estado Inestable
tm
Disparo Disparo
tm tm
• El tm es independiente del
ancho del pulso.
• Si durante el tm hay otro disparo este se suma si el monoestable es redisparable.
tm = tiempo del Monoestable Monoestable
12-06-2012
3
Multivibrador Monoestable
• Monoestable con CI 555 :
5
1
2
3
4
555
5
6
7
8
Thershold
Discharge
VCC
VCO
GND
Trigger
Output
Reset
Comparadorinferior
Comparadorsuperior
Transistorde descarga
FF7
65Kohm
2/3VCC
1/3VCC
5Kohm
5
2
5Kohm
Impulsadorde
salida3
1
8 4Configuración
Interna
Multivibrador Monoestable
6
5
0,01µF
1
8
555
4
VCC
7
6
2
3
VO
R
C
Vin
• Monoestable con CI 555 :
CRt Am 1,1
Monoestable
con CI 555
12-06-2012
4
Multivibrador Monoestable
7
2
3
1
144 5 6
7 9 128
_Q
Q
13
10
11
CD4047
VDD
R
C
OSCOUT
1
7
R-C común______Astable
Astable
- Trigger
VSS (GND)
R
C
CD4047
8
14
Osc. out
Retrigger_Q
Q
Ext. RESET
+ Trigger
VDD
Configuración
• Monoestable con CI CD4047 :
Multivibrador Monoestable
8
2
3
1 12
_Q
Q
13
10
11
CD4047R
C
OSCOUT
9765
VDD
4 148
TRIGGER
4, 14
4, 8, 14
5, 6, 7, 9, 12
5, 7, 9, 12
5, 6, 7, 9 8, 12
8
6
4, 14
Canto de Subida
Canto de Bajada
Subida y Bajada
VCC GND Trigger
• Monoestable con CI CD4047 :
Monoestable con CD4047
12-06-2012
5
APLICACIÓN AL MULTIVIBRADOR MONOESTABLE
D Ra
C
Salida
48
6
2
1
3
+VCC
555
+VCC
Salida
POWER ON0 V
tm
9
ESTE MULTIVIBRADOR SE DISPARA CUANDO ES ENERGIZADO. SU SALIDA ES ACTIVADA
EN UN TIEMPO tm DESPUÉS QUE ES ENERGIZADO
APLICACIÓN AL MULTIVIBRADOR MONOESTABLE
Salida
48
6
2
1
3
D
C
Ra
+VCC
Salida
0 V
+VCC
tm
POWER ON
555
10
ESTE MULTIVIBRADOR SE DISPARA CUANDO ES ENERGIZADO. SU SALIDA SE ACTIVA DESPUES DE UN TIEMPO
DE RETARDO tm DESPUÉS QUE ES ENERGIZADO
12-06-2012
6
TAREA
• Dibujar un multivibrador monoestable con amplificadores operacionales. Señale la ecuación que entrega el tm.
• Dibuje y diseñe un circuito que encienda un tono de 2 KHz durante un minuto cuando la entrada cae a cero volt.
• Dibuje y diseñe un circuito que genere dos tonos cuando es activado con un canto de subida. El primer tono debe durar 30 segundos y el segundo tono debe durar 10 segundos
11
Multivibrador Astable
Astable: posee dos estados inestables, es un generador de onda cuadrada o rectangular. Se puede formar con Amp. Op’s. Fet’s, Bjt’s, Compuertas Lógicas y CI’s, etc…
12
1º Estado
2º Estado
12-06-2012
7
Definiciones:
Tiempo de encendido: tON
Tiempo de apagado: tOFF
Ciclo de trabajo(duty cycle): D
OFFON
ON
tt
tD
tOFFtON
13
GENERADOR DE ONDA CUADRADA O RECTANGULAR
Multivibrador Astable
Astable con CI 555 :
14
1
2
3
4
555
5
6
7
8
Thershold
Discharge
VCC
VCO
GND
Trigger
Output
Reset
Astable con CI 555
12-06-2012
8
Multivibrador Astable
• Astable con CI 555 :
15
1
2
3
4
555
5
6
7
8
Thershold
Discharge
VCC
VCO
GND
Trigger
Output
Reset
Comparadorinferior
Comparadorsuperior
Transistorde descarga
FF7
65Kohm
2/3VCC
1/3VCC
5Kohm
5
2
5Kohm
Impulsadorde
salida3
1
8 4Configuración
Interna
Multivibrador Astable
Astable con CI 555 :
16
VC
2
6
C
5
0,01µF
1
8
555
4
VCC
3
VO
7
RA
RB
2/3 VCC
1/3 VCC
ton toff
VCC
VCVCC
VO
t1 t2t
t
Configuración
12-06-2012
9
Multivibrador Astable
Astable con CI 555 :
A partir del gráfico anterior, demostrar que:
17
CRRt BA 693,01
CRt B 693,02
Nivel Alto ( carga de C )
Nivel Bajo ( descarga de C )
CRRttT BA 2693,021
Para obtener t1 = t2 , implica RB >> RA
CRT B 38,1
Multivibrador Astable
• Astable con Transistor
18
RC R
C1
RCR
C2
VCC
Vout2Vout1
T1 T2
VBEsat
VBEsat - VCC
VCC
VCC
Vout1
Vout2
VB1
VBEsat
VBEsat - VCC
VB2
t1 t2
Astable con Transistor
12-06-2012
10
Multivibrador Astable
• Astable con Transistor
Demostrar que:
19
11 69.0 CRt
22 69.0 CRt
Nivel Alto ( descarga de C1 )
Nivel Bajo ( descarga de C2 )
2121 69,0 CCRttT
Si el circuito es Simétrico, o sea, C1 = C2 = C
RCT 38.1
RC R
C1
RCR
C2 Vout2Vout1
T1 T2
VCC
VBB
VB1 VB2
20
GENERADOR DE ONDA CUADRADA O RECTANGULAR
Conversor de frecuencia – voltaje (VCO)
Calcular f=1/T Dibujar en secuencia de fase VOUT1 , VOUT2 , VB1 y VB2
12-06-2012
11
21
VC
2
6
C
5 1
8
555
4
VCC
3
VO
7
RA
RB
Vcontrol
Al variar el Voltajede Control, cambiará
la Frecuencia
¿porqué?
VCO, OSCILADOR CONTROLADO POR VOLTAJE
Multivibrador Astable
• Astable con Amp-Op :
22
Osc. Senoidal Comparador
VRef
Vout
VRef
Comparador Integrador
Vout
12-06-2012
12
Astable con Amp-Op :
+
-
-V
+V
Rf
C
R1
R2
+
-
I+ carga a Chasta VUT
VUT
- VC +
Vo = +Vsat
I+
(a) Cuando Vo = +Vsat, VC se carga al valor VUT
23
Oscilador de Relajación
Multivibrador Astable
+
-
-V
+V
Rf
R1
R2
+
-
I-
I- carga a C desde VUT
hasta VLT
+ VC -
VLT
Vo = -Vsat
- VC +
Voltaje inicial = VUT
(b) Cuando Vo = -Vsat, VC se carga al valor VLT
C
24
Multivibrador astable (R1 = 100k, R2 = 86k).
Multivibrador Astable
12-06-2012
13
0
T = 2RC = 1/f
t1 = RfC t2 = RfC
(c) Formas de onda
Vo
Vf = + Vsat
Vf = - Vsat
VC
VLT
VUT
t
VO=+VSAT
V0 = -Vsat
CRT f2
12 86.0 RR
CRTf
f2
11
25
Cuando:
Ecuación Particular
Multivibrador Astable
Astable con Amp-Op:
21
2
211
1ln2
RR
Rsiendo
CRttT f
26
CR
t
CfeVV
1
1
CR
t
CfeVV
2
1
1
2ln2
1
221
R
RCRttT f
Oscilador de Relajación
Demostrar que si
Y si t1 = t2
(Ecuación General)
Multivibrador Astable
12-06-2012
14
VC
2
6
C
5 1
8
555
4
VCC
3
VO
7
RA
RB
E
27
CON LM555
E
VO
OSCILADOR CONTROLADO POR VOLTAJE (vco)
Multivibrador Astable
• Astable con CD4047
28
2
3
1
144 5 6
7 9 128
13
10
11
CD4047
VDD
R
C
OSC
OUT
Q
_
Q
1
7
R-C común______Astable
Astable
- Trigger
VSS (GND)
R
C
CD4047
8
14
Osc. out
Retrigger_Q
Q
Ext. RESET
+ Trigger
VDD
Configuración
Astable con CI CD4047
Multivibrador Astable
12-06-2012
15
Astable con CD4047 :
Q
29
TA = Período de la señal o (complemento)
TA osc = Período de la señal del Oscilador Interno
RCTA 4.4
RCT oscA 2.2
TA osc
TA
OSCOUT
Q
_Q oscAA TT 2
Q
Multivibrador Astable
INTEGRADORES ACTIVOS LINEALES
30
741
+
-
-15V
+15VRi = 10k
Ei = -1V
C = 0.1F
Vo ramp
- +
741
+
-
-15V
+15VRi = 10k
C = 0.1F
Vo ramp
Ei = +1V
+ -
12-06-2012
16
GENERADOR DE DIENTE DE SIERRA (SAWTOOTH GENERATOR)
741
+
-
-15V
+15V
301
-15V
+15VRi = 10k
RB = 10k D
Ei = -1V
C = 0.1F
5k
0-10kD
10k
QD = 2N3904 ó 2N2222
Vo ramp
Vo comp
Vref = 10V
QD
Q1
(a) Circuito generador de onda diente de sierra
100
-
+
- +
31
La frecuencia de oscilación de este circuito es de
100 Hz.
741
+
-
-15V
+15V
301
-15V
+15VRi = 10k
RB = 10k D
Ei = -1V
C = 0.1F
5k
0-10kD
10k
QD = 2N3904 ó 2N2222
Vo ramp
Vo comp
Vref = 10V
QD
Q1
(a) Circuito generador de onda diente de sierra
100
-
+
fte.de cte. constante
32
La frecuencia de oscilación de este circuito es de
100 Hz.
GENERADOR DE DIENTE DE SIERRA (SAWTOOTH GENERATOR)
12-06-2012
17
741
+
-
-15V
+15V
301
-15V
+15VRi = 10k
RB = 10k D
Ei = -1V
C = 0.1F
5k
0-10kD
10k
QD = 2N3904 ó 2N2222
Vo comp
Vref = 10V
QD
Q1
(a) Circuito generador de onda diente de sierra
100
-
+
fte.de cte. constante
Integrador Lineal
Vo ramp
33
La frecuencia de oscilación de este circuito es de
100 Hz.
GENERADOR DE DIENTE DE SIERRA (SAWTOOTH GENERATOR)
741
+
-
-15V
+15V
301
-15V
+15VRi = 10k
RB = 10k D
Ei = -1V
C = 0.1F
5k
0-10kD
10k
QD = 2N3904 ó 2N2222
Vo comp
Vref = 10V
QD
Q1
(a) Circuito generador de onda diente de sierra
100
-
+
fte.de cte. constante
Integrador Lineal
Switch
Vo ramp
34
La frecuencia de oscilación de este circuito es de
100 Hz.
GENERADOR DE DIENTE DE SIERRA (SAWTOOTH GENERATOR)
12-06-2012
18
741
+
-
-15V
+15V
301
-15V
+15VRi = 10k
RB = 10k D
Ei = -1V
C = 0.1F
5k
0-10kD
10k
QD = 2N3904 ó 2N2222
Vo comp
Vref = 10V
QD
Q1
(a) Circuito generador de onda diente de sierra
100
-
+
fte.de cte. constante
Comparador
Integrador Lineal
Switch
Vo ramp
35
La frecuencia de oscilación de este circuito es de
100 Hz.
GENERADOR DE DIENTE DE SIERRA (SAWTOOTH GENERATOR)
741
+
-
-15V
+15V
301
-15V
+15VRi = 10k
RB = 10k D
Ei = -1V
C = 0.1F
5k
0-10kD
10k
Vo comp
Vref = 10V
QD
Q1
(a) Circuito generador de onda diente de sierra
100
-
+
fte.de cte. constante
Comparador
Cambia el voltaje de referencia
Integrador Lineal
QD = 2N3904 ó 2N2222
Switch
Vo ramp
36
La frecuencia de oscilación de este circuito es de
100 Hz.
GENERADOR DE DIENTE DE SIERRA (SAWTOOTH GENERATOR)
12-06-2012
19
741
+
-
-15V
+15V
301
-15V
+15VRi = 10k
RB = 10k D
Ei = -1V
C = 0.1F
5k
0-10kD
10k
Vo comp
Vref = 10V
QD
Q1
(a) Circuito generador de onda diente de sierra
100
-
+
fte.de cte. constante
Comparador
Cambia el voltaje de referencia
Integrador Lineal
Switch
QD = 2N3904 ó 2N2222
unidireccional
Vo ramp
37
La frecuencia de oscilación de este circuito es de
100 Hz.
GENERADOR DE DIENTE DE SIERRA (SAWTOOTH GENERATOR)
10
0
-5
-10
15
-15
5
t (ms)
Vo comp
Vo comp y Vo ramp (V)
10 20
Vo ramp
Vo compVref
(b) Salida de onda diente de sierraVo ramp y salida del comparador
t (ms)
5
0
Vo ramp (V)La rampa se eleva hasta alcanzarel voltaje pico definido por Vref
La tasa de la subida está definida por:Ei /RiC = Vo ramp/t
105
Vref = 10
ref
i
i
oV
E
CRf
1
38
Demostrar que:
GENERADOR DE DIENTE DE SIERRA (SAWTOOTH GENERATOR)
12-06-2012
20
Velocidad de Barrido:
ref
i
i
i
iref
i
i
i
i
i
i
i
i
V
E
CRf
fCR
EV
fCR
ET
CR
EV
tCR
EV
R
EI
tC
IV
1
1
comparador el conmuta que al valor el es que dado Vref valor el tomaV
1
cortomuyesdescarga detiempoelquedadoTvaloreltomatpero
pero
39
GENERADOR DE DIENTE DE SIERRA (SAWTOOTH GENERATOR)
GENERADOR BIPOLAR DE ONDA TRIANGULAR p.156
741
+
-
-15V
+15V
-15V
+15V
C = 0.05F
Ri = 14k
301
pR = 28k
VB
VA
R = 10k
(a) El circuito integrador 741 y el circuito comparador 301
se conectan para construir un generador de onda triangular
+
-
40
El circuito generador de onda triangular bipolar en (a) produce las señales de un oscilador de onda cuadrada y triangular que se muestran en (b). La frecuencia de este
generador es de 1kHz.
12-06-2012
21
15
+Vsat
-Vsat
10
5
0
-5
-10
-15
VUT
VLT
t (ms)1 2 3
VA y VB (V)
(b) Formas de onda
VA en funciónde t
VB en función de t
CR
pf
i
o4
41
Demostrar que:
GENERADOR BIPOLAR DE ONDA TRIANGULAR
GENERADOR UNIPOLAR DE ONDA TRIANGULAR p.159
741
+
-
-15V
+15V
-15V
+15V
C = 0.05F
Ri = 14k
301
VB
VA
R = 10k
pR = 28k D
(a) Generador de onda triangular unipolar
+
-
42
El diodo D convierte el generador de onda triangular bipolar en
un generador de onda triangular unipolar. Este es un generador
basico, la frecuencia de oscilación es de 1kHz.
12-06-2012
22
15
+Vsat
-Vsat
10
5
0
-5
-10
-15
VUT
t (ms)1 2 3
VA y VB (V)
VA en funciónde t
VB en función de t
(b) Formas de onda
CR
pf
i
o2
43
Demostrar que:
GENERADOR UNIPOLAR DE ONDA TRIANGULAR
44
E Diac Vd
IdR1
470W
Diac
R2
VoVi
4.7 KW
Vi
Rp
C VoRL
R2
100W
4,7 KW
0,1 F
A
250 K
A.- El DIAC
Figura 1 Circuito de prueba del DIAC. Figura 2 DIAC en tensión alterna.
Figura 3 Circuito con DIAC
12-06-2012
23
45
El DIAC
46
12-06-2012
24
47
R1
1
2
5
4
4N26
sw
12V
+5V
R2
Vo1 K
5,6 K
B.- Los Optoacopladores. El optotransitor 4N26.
Figura 4.- El optotransistor 4N26.
R1
1
2 4
sw
12V
+5V
R2
Vo
6
MOC3021vi1 K
5,6 K
Figura 5.- El optotriac MOC3021.
4.- Investigación
4.1.- Indique principal diferencia del MOC3021 y el MOC3041.
4.2.- ¿Cómo se manifiesta esta diferencia en un circuito de control y que ventajas tiene?.
48
+
-
-
+-
+-
+
+VCOMPARADOR
COMPARADOR
V+
V+
V -
V -
V+
V -
INTEGRADOR
V1
VO
V3
V2
CONTROL DE ÁNGULO DE DISPARO DE 180O
12-06-2012
25
49
CONTROL DE 180°
PULSO ANCHO
10 mseg
VREF1
VREF2
t
t
t
V1
V3
VO
VO
180°
0
0
t
LADO FIJO LADO FIJO
LADO FIJO
50
CONTROL DE 180°
12-06-2012
26
51
EL SCR.
52
EL SCR.
12-06-2012
27
53
EL SCR.
54
EL TRIAC.
12-06-2012
28
55
Curvas del TRIAC.
56
SCR5 V
SW
Vscr
100
Figura 1 Circuito de prueba del SCR.
A.- El SCR
Vo
220V/75W
VscrER900
TYN610
1N4007
250 K
0,22 F
39 K
Vi= 220 Vac
Figura 2 El SCR en Control de Media Onda.
39 K
0,1 F 1N4007
ER900
TYN610
Vscr
Vi= 220 Vac
Vo
AC
AC
Puente deDiodos
250 K
220V/75W
Figura 3 El SCR en Control de Onda Completa.
Tarea:
Dibujar en secuencia de fase las
formas de ondas en Vi VL y VSCR
(fig’s 2 y3)
EL SCR.
12-06-2012
29
57
B.- El Triac
5 V
SW
TRIAC Vtriac
100
Figura 4 Circuito de prueba del TRIAC.
Vi= 220 Vac
39 K
0,1 F
ER900250 K
220V/75WVL
Vtriac
Figura 5 El TRIAC en tensión alterna.
Control de Tensión con TRIAC ( Onda Completa)..
http://www.monografias.com/trabajos14/triac/triac.shtml
Tarea:
Dibujar en secuencia de fase las
formas de ondas en Vi VL y VTRIAC
(fig 5)
Tarea
• Dibujar un circuito de control de potencia con SCR y puente de diodos en corriente alterna y corriente continua.
• Dibuje las formas de ondas en ambos casos en secuencia de fase, indicando la tensión de alimentación, la tensión de disparo, la tensión en el SCR y la tensión en la carga
58
top related