INTRODUCCIÓN A LA ELECTRÓNICA CARLOS DE LA ROSA SÁNCHEZ

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EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL

El nombre de operacional se debe al uso que de este circuito sehacía en los primitivos ordenadores analógicos, capaces de realizaroperaciones aritméticas de distinto grado de complejidad. Estosamplificadores poseen una elevadísima resistencia de entrada, porlo que pueden detectar señales muy pequeñas (de orden demicrovoltios) y amplificarlas miles de veces.Una de las aplicaciones del amplificador operacional es la comparartensiones y es ésta la que vamos a estudiar.Un comparador es un operador que tiene dos entradas y una salida.Si la entrada positiva (+), también denominada no inversora, está amás tensión que la entrada negativa o inversora (-), en el terminalde salida aparece una tensión igual a la tensión de alimentación. Encaso contrario, la salida será nula, o negativa si se alimenta contensión simétrica.Los amplificadores operacionales se emplean en circuitos de controlde temperatura, luminosidad, humedad, detectores de incendios,receptores de radio y televisión, etc...El famoso circuito integrado 741 es un amplificador operacionalalojado en una cápsula de tipo DIP8, de 8 pines. El LM358 contienedos amplificadores operacionales en el interior de una cápsula DIP8.

Aplicación: Indicador de temperatura

En el circuito de abajo, el µ741 compara una tensión de referenciacon otra proveniente de un divisor de tensión formado por una NTCy una resistencia. Como el valor óhmico de la NTC disminuye con latemperatura, la tensión en la patilla 2 del integrado también lo hará.En el momento en que la tensión del pin 2 sea menor que la del 3, elterminal 6 pasará de tener una tensión nula a una tensión máximaque encenderá el LED, indicando que se ha superado latemperatura programada.

Mediante el ajustable, podemosvariar la tensión de 3, y por tantola temperatura necesaria paraque se encienda el diodo.El circuito de abajo se hadiseñado para una NTC de 10K.En caso de usar una NTC de otrovalor, tendremos quecerciorarnos de que con elajustable se puede conseguiruna resistencia igual a la quepresenta el termistor a latemperatura a la que queremosque actúe el circuito.

741 1 2 3 4

8 7 6 5

2 = Entrada inversora (-)3 = Entrada no inversora (+)4 = Masa o alimentaciónnegativa7 = Alimentación positiva6 = Salida.

Muesca dereferencia parala determinaciónde los pines

8 7 6 5

1 2 3 4

+-

CIRCUITO INTEGRADO741

1

2

3

4

8

7

6

5

+ -

10K

10K

NTC

10K

0.5K

741+

9V

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Controlador de temperatura

El siguiente circuito está basado en el anterior, pero se ha sustituidoel LED por un transistor que gobierna un relé con un contactoconmutado. Cuando la temperatura de la NTC es inferior a laprogramada, el relé alimenta una resistencia de calefacción ycuando la temperatura supera el valor estipulado, se activa unventilador. Como se puede observar, siempre estará funcionado unode los dos elementos, y la temperatura controlada oscilará alrededordel valor programado mediante el ajustable.

Voltímetro a led

El circuito de la izquierda, utiliza cincocomparadores, con sus entradas inversorasconectadas a un divisor de tensión, formado porcinco resistencias iguales alimentadas por unatensión fija de 5V. El primer operacional, contandodesde abajo, tiene en su entrada inversora 1V, elsegundo dos, el tercero tres, el cuarto cuatro y elúltimo cinco. Las entradas no inversoras de todoslos comparadores están unidas al terminal dondese aplica la tensión a medir, que ha de estarcomprendida entre 0 y 5 v. Como los comparadoresdan salida cuanto la tensión de la entrada inversorasupera a la de la entrada no inversora, por cadavoltio que se incremente la tensión a medir seencenderá un led más. Por ejemplo, si aplicamos3,2v, se encenderán los 3 primeros led, ya que enlos comparadores que los alimentan, la tensión dela entrada no inversora es mayor que la de laentrada inversora.

TIEMPO

TEM

PER

ATU

RA

Representación de latemperatura controlada por elcircuito de la derecha

Temperatura programadaTemperatura controladaTemperatura ambiente

1

2

3

4

8

7

6

5

+ -

10K

10K

NTC

10K

4K7

741+

9V

Vent

ilado

r

Cal

efac

tor

BC337

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NE 555

1 2 3 4

8 7 6 5

1. Masa2. Disparo3. Salida4. Reset5. Control6. Umbral7. Descarga8. Alimentación (+)

INTEGRADO 555EL NE-555

El 555 es un circuito integrado muy estable que puede funcionarcomo temporizador de precisión o como oscilador. Para quefuncione como oscilador es necesario conectar exteriormente dosresistencias y un condensador, de cuyos valores dependerá lafrecuencia y la forma de la onda de salida.

Aplicaciones

1. Generador de tonos

En este montaje, el 555 funciona como un oscilador, y la frecuenciade salida valdrá:

C)R2R(44.1f

ba +=

Si Ra = Rb = 10 K y C = 10nF, se generará una nota muy aguda. Sicambiamos el condensador de 10nF por uno de 1µF, obtendremosun sonido grave, de unos 50Hz.

2. Intermitente

Vamos a modificar el circuito anterior para que funcione como unintermitente, para lo cual, sustituiremos el altavoz por un LED conuna resistencia limitadora en serie. El condensador C, deberá ser losuficientemente grande para que las oscilaciones de la señal desalida sean apreciables con la vista. Con un condensador de 47µF,se producirá un destello luminoso cada segundo. El circuito quedaráde la siguiente forma:

Ra

+

9V

4 8

7

621

3

Rb

C

10µF25V

Ra=Rb=10K

555

Ra

+

9V

4 8

7

621

3

Rb

C

10µF25V

Ra=Rb=10K

555