Abans de fer aquesta pràctica és convenient haver fet, o al menys llegit, les anteriors pràctiques dels circuits comparadors amb AO.
L'esquemàtic per analitzar el funcionament del circuit s'indica a la fig. 1. Considerarem l'AO com un dispositiu ideal on els corrents per les seves entrades són nuls. Com que hi ha una realimentació positiva, l'AO no funcionarà en la seva zona lineal i la sortida Vo només podrà ser una tensió de saturació -raoneu-ho.
S'observa que el circuit és un comparador amb histèresi amb una tensió de referència VR = 0 i la tensió d'entrada Vi és la tensió d'un condensador C que es carrega amb la tensió de sortida Vo de l'AO.
fig. 1
Si suposem que Vo = V+oSat , el divisor de tensió format per Ri i Ro imposa que la tensió de transició Vt de l'entrada no inversora sigui també positiva i val:
llavors, necessàriament també s'haurà de complir que la tensió Vi de l'entrada inversora haurà de ser inferior a Vt -raoneu-ho.
La tensió V+oSat tendirà a carregar, a través de R , el condensador C a aquesta tensió. L'instant de temps t' de la fig. 2 ens il·lustra la situació descrita. Quan Vi justament superi el valor de la tensió transició Vt = βV+oSat , la tensió de sortida passarà a valer Vo = V-oSat i el condensador tendirà a carregar-se a aquesta nova tensió. Quan Vi justament estigui per sota de Vt = βV-oSat es produirà l'altra transició i el procés s'anirà repetint periòdicament.
fig. 2
Per determinar el període T = t1 + t2 d'aquests senyals periòdics hem de calcular els temps t1 i t2 .
Per determinar t1 plantegem:
al qual correspon una freqüència:
L'esquemàtic complet del circuit a assajar s'indica a la fig. 3, la planificació del muntatge a la protoboard a la fig. 4 i a la fig. 5, una fotografia.
fig. 3
fig. 4
fig. 5
Relació de components:
Totes les resistències són de 0,25 W de dissipació.
Procediment i suggeriments:
• Comproveu que les formes d'ona obtingudes són com les indicades a la fig. 2.
• Comproveu a la pantalla de l'oscil·loscopi que les tensions de saturació de l'AO són, en valor absolut, aproximadament d' 11 V.
• Empreu els valors nominals de R i de C i calculeu per trobar que la constant de temps RC val 0,22 ms.
• Empreu els valors nominals dels components per calcular el valor de β per trobar que val 0,824.
• Empreu (4) o (5) i calculeu el valor del període T per trobar que val 1,03 ms.
• Mesureu T a la pantalla de l'oscil·loscopi per comprovar que s'obté un valor sensiblement igual al calculat anteriorment.
• Observeu que si bé les capacitats d'entrada del CH1 de l'oscil·loscopi i la del seu cable coaxial, queden en paral·lel amb C , i que no hem tingut en compte a l'hora de fer els càlculs, aquestes no afecten sensiblement al resultat trobat per a T -raoneu el perquè.
• El valor de pic a pic previst per al senyal Vi ve donat per Vipp = 2βVoSat = 18,13 V ; raoneu-ho i comproveu a la pantalla de l'oscil·loscopi que s'obté un valor sensiblement igual al previst.
• Disposeu l'oscil·loscopi en mode X-Y i raoneu sobre la imatge que s'observa.
• La freqüència dels senyals obtinguts val, aproximadament, f = 971 Hz -calculeu-la per comprovar aquest valor.
• Com que aquesta freqüència està dins de la gamma audible, podem sentir aquest to d'àudio mitjançant uns auriculars. A la fig. 6 s'indica la connexió a la sortida de l'AO d'uns auriculars de baixa impedància -veieu la pràctica: Auriculars- en sèrie amb una resistència Ra d'alt valor, limitadora del corrent, per exemple 100 kΩ. A la fotografia de la fig. 7 es pot veure dita resistència, el connector mascle dels auriculars i un connector femella per facilitar la connexió d'aquests a la protoboard.
fig. 6
fig. 7
• Assageu altres valors de resistències Ri , Ro , R i del condensador C , per obtenir altres valors d'amplitud de la tensió Vi i de la freqüència dels senyals.