Hoy jueves, cuarto día de esta semana más corta de lo habitual, debido a la festividad del lunes de Pascua, empezamos la clase con el tema que se introdujo el último día, los AO’s funcionando como comparadores. Si hacemos un flashback de la primera sesión de AO’s, se comentó que era necesaria la retroalimentación del circuito para el funcionamiento en zona de validez del AO y para que se pudiera analizar el circuito con el método del corto circuito virtual, en caso contrario, el AO no trabajaba en la zona de validez sino que lo hacía en zona de saturación. A continuación, damos una vuelta de tuerca más, y veremos que utilidades le podemos sacar al AO cuando trabaja en esta zona.
Definición
El comportamiento del AO, sin retroalimentación, se puede describir perfectamente a partir de la siguiente ecuación Vo=Vsat·sign(V+ - V-), donde la función Signum vale 1 cuando la diferencia es positiva y vale -1 cuando la diferencia es negativa.
¿Qué utilidades podemos sacar de este modo de funcionamiento?
1 Encender un LED
2 Encender un LED transcurrido un cierto tiempo
3 Crear una función cuadrada con excitación positiva y negativa de igual tiempo
4 Crear una función cuadrada con excitación positiva y negativa de diferente tiempo (PWM).
En la presentación de la cuarta utilidad, se introduce un nuevo concepto llamado ciclo de trabajo (τ=(Ton/Toff)·100), que relaciona estas diferencias de tiempo en las excitaciones. En el caso de la excitación cuadrada, el ciclo de trabajo es del 50%, ya que el tiempo de excitación positiva y negativa es el mismo.
Detalles con AO’s
Después de bastantes clases dedicadas a este dispositivo, se termina este bloque con algunos detalles de este elemento.
¿Por qué es necesaria la retroalimentación negativa?
La retroalimentación negativa en AO’s nos produce una situación de equilibrio estable, es decir, una derivada negativa. Vamos a ilustrar, de forma sencilla, lo que queremos demostrar con un ejemplo.
Ejemplo: Tenemos una función de red H(s)=1/(s+a). Desarrollamos esta función de modo que nos quede Vo·s+a·Vo=Vg, que es lo mismo que dVo/dt + aVo = Vg, si volvemos antes de conocer el CTF y empramos las EDOS. Seguidamente imponemos que Vg=0, de modo que nos queda dVo/dt = -aVo, por lo tanto al tener una derivada negativa, cualquier perturbación en Vo, tiende a la estabilidad en 0. En cambio, si la expresión fuera dVo/dt = aVo, cualquier perturbación en Vo tiende a aumentar, como si de una bola de nieve se tratara.
Entonces, la conclusión que sacamos es que en una grafica de un AO con retroalimentación positiva y una excitación de entrada Vg=0, veríamos como tiende a saturarse, por este efecto bucle.
Para finalizar la clase, se explica cómo construir un AO con una sola polarización, de modo que, de cara a sacarlo al mercado, se ahorre una batería y sea un producto mucho más competitivo que uno que lleve dos baterías.
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