Comparadores

Introducción

En cualquier lazo de control, existe un bloque donde se realiza la función de comparación de la señal medida y el valor de referencia, la importancia de aprender el funcionamiento de un circuito comparador salta a la vista. Otra aplicación es en la generación de señales del tipo de PWM. Cualquier Opamp puede realizar está función, pero en el mercado existen Opamps dedicados exclusivamente a la función de comparar.

Objetivos

1. Indentificar las configuraciones de comparadores.
2. Medir y comprobar las salidas de los circuitos.
3. Comprobar desfases entre señales de entrada (si las hubiera).
4. Familiarizarse con el integrado tl081.

Marco Teorico

Comparadores:

Los comparadores, son circuitos no lineales que, sirven para: 1) Comparar dos señales (una de las cuales generalmente es una tensión de referencia) 2) Determinar cuál de ellas es mayor o menor.

En un circuito electrónico, se llama comparador a un amplificador operacional en lazo abierto (sin realimentación entre su salida y su entrada) y suele usarse para comparar una tensión variable con otra tensión fija que se utiliza como referencia.

Como todo amplificador operacional, un comparador estará alimentado por dos fuentes de corriente continua (+Vcc, -Vcc). El comparador hace que, si la tensión de entrada en el borne positivo (en el dibujo, V1) es mayor que la tensión conectada al borne negativo (en el dibujo, V2), la salida (Vout en el dibujo) será igual a +Vcc. En caso contrario, la salida tendrá una tensión -Vcc.

Equipos y materiales

• Osciloscopio
• Funte de alimentacion dual
• Generador de funciones
• Multímetro
• Protoboard
• (01) TL081
• (02) 10K 1/4W
• (01) 47K 1/4W
• (01) 10K Potenciometro
• (02) 100uF 50V
• 5,1V zener (1N4733)
• Cables de conexión

Desarrollo de Laboratorio

1. Comparador inversor:

   
   
   

   Simulación de comparador inversor

   
   
   

   V pico positivo: 14V aprox
   V pico negativo: -14V aprox

   A este circuito se le denomina "detector paso por cero", porque el cambio de voltaje de positivo a negativo es cuando la señal de entrada es de valor cero.

   A 10kHz la señal de entrada y salida serían las siguientes

   
   

   Se observa una distorción en la onda por la alta frecuencia, este integrado trabaja a bajas frecuencias.

2. Comparador no inversor

   
   
   
   
   

   Ajustar el generador de señal para tener una tensión senoidal de 2V (de pico) con Offset=1.5Vdc y 500Hz de frecuencia.

   
   

   Al variar la ressitencia con el potenciómetro se observa que la señal varia en cuanto el ancho de la señal de salida.

3. Comparador regenerativo

   
   

   En el amplificador operacional en modo Seguidor de Tensión, trabaja haciendo que la tensión de la señal de entrada, Vin, sea igual a la tensión de salida, Vout, es decir, la señal de salida sigue a la de entrada, de ahí su nombre.

   Estos circuitos tratan de aprovechar las características de alta impedancia de entrada y baja de salida de los amplificadores operacionales. Su principal característica es que se utiliza como buffer, para eliminar efectos de carga, pero su uso más corriente es el de adaptador de impedancias de diferentes etapas (conectar un dispositivo de gran impedancia a otro con baja impedancia o viceversa).

   
   
   

   Ajustar el generador de señales para tener una señal senoidal de 500Hz y 5V de valor de pico y aplicarla al circuito.

   
   
   

   se observa un cambio en la frecuencia más no en la amplitud ni los valores picos.

   
   

4. Comparador de ventana

   
   
   
   
   
   

Aplicación de lo aprendido:

Se determinó que para la comparación se usara el circuito integrado LM319.

Parametros	lm319	tl081
Slew rate	HIGH	13 V/uS
Alimentación	5V	18V
Ancho de banda		4 MHz
Offset voltaje	4mV	15mV

Observaciones:

1. Las fuentes de alimentación de los OPAMP determinan en los circuitos comparadores cuáles serán los voltajes pico de salida.
2. Al implementar o simular se debe verificar cual es la entrada positiva y cual la negativa, porque de lo contrario, el circuito tendrá otro resultado.

Conclusiones:

1. Los circuitos comparadores son más complejos que los circuitos antes vistos con opamps.
2. No se toma en cuenta las ganancias de los opamps

Webgrafia:

1. https://es.wikipedia.org/wiki/Comparador
2. http://www.ti.com.cn/cn/lit/ds/symlink/lm319-n.pdf
3. http://www.ti.com/lit/ds/snosbw6a/snosbw6a.pdf