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Comparadores de voltaje

Disparador Schmitt


Comparadores
de voltaje

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9.4.- Disparador Schmitt

La realimentación negativa en un amplificador tiende a mantenerle dentro de la región lineal y una realimentación positiva fuerza a ese amplificador a operar en la región de saturación.

Un disparador Schmitt es un comparador regenerativo con realimentación positiva que presenta dos tensiones de comparación a la entrada, VTH y VTL , en función del estado de la salida.

La VTC de estos circuitos presenta histéresis y por ello también se les denomina comparador con histéresis. Sus principales aplicaciones se encuentran en el campo de comunicaciones digitales debido a su capacidad de eliminar ruidos y en circuitos generadores de formas de onda.

En la figura 9.10.a se muestra el esquema de un disparador de Schmitt inversor formado por un OA o un comparador. Las resistencias R1 y R2 introducen una realimentación positiva en el circuito que fuerza a operar al OA en saturación. La tensión de entrada Vi es comparada con Vp ; esta tensión se obtiene a través del divisor de tensión formado por R1 y R2 de forma que

Como Vo puede tener dos estados (VOH , VOL), existen dos tensiones umbrales o threslhold definidos por

En la figura 9.10.b se describe la VTC de este disparador Schmitt. Esta curva se obtiene fácilmente a partir de las ecuaciones 9.5 y 9.6. Cuando la Vi es muy negativa se verifica que V<V resultando que Vo = VOH y Vp = VTL (tramo 1 de la VTC).

Si se aumenta la Vi llegará un momento en que Vi > Vp = VTH y se producirá un cambio en la salida del comparador resultando que Vo = VOL y Vp = VTL (tramo 2 y 3 de la VTC); la tensión de comparación es ahora VTL.

Si se disminuye Vi se produce un nuevo cambio en la salida del comparador cuando Vi < Vp = VTL resultando que Vo = VOH y Vp = VTH (tramo 4 y 1 de la VTC).

El efecto de esta VTC se pone de manifiesto en las formas de onda de entrada-salida que se muestra en la figura 9.10.c. El cambio en la salida del comparador únicamente se produce cuando la tensión de entrada Vi alcanza el valor de VTL o VTH. Esta característica le hace idóneo en entornos industriales con alto ruido en donde los comparadores originan múltiples transiciones de salida.

Un ejemplo concreto se muestra en el comparador de la figura 9.11.a con la VTC de la figura 9.11.b. En la figura 9.11.c se puede observar la respuesta del comparador a la misma señal de entrada aplicada al disparador de Schmitt de la figura 9.10.c.

En este caso, el ruido existente alrededor de la tensión de comparación (0 V) genera varias transiciones inexistentes en el disparador Schmitt.

Este efecto es más perjudicial cuando se utiliza un comparador como elemento de detector de nivel. Pequeñas variaciones alrededor de la tensión de comparación debida a ruidos, fluctuaciones, etc, originan transiciones en la salida que deben ser eliminadas introduciendo una pequeña cantidad de histéresis para estabilizarlos frente a posibles oscilaciones.

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