Comparadores de Voltaje: Configuraciones Astable y Monoestable

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Comparadores de Voltaje

Cada comparador tiene dos entradas de voltaje: una inversora (-) y otra no inversora (+). Al comparador (U1) se le llama comparador de umbral y a (U2) comparador de disparo. Si se aplica un voltaje mayor en la patilla no inversora (+) que en la inversora (-), la salida del comparador es de nivel alto. Si a la patilla no inversora se le aplica un voltaje menor que a la inversora, la salida será de nivel bajo.

Los voltajes de referencia utilizados para los comparadores pueden variarse al aplicar un voltaje externo a la patilla 5; de lo contrario, se recomienda conectarlo a tierra a través de un condensador.

En un flip-flop:

  • Si se aplica un pulso momentáneo en la entrada S y R está en bajo, la salida Q es alta.
  • Si se aplica un nivel alto a R y S está en bajo, la salida Q será baja.
  • Si R y S están en bajo al mismo tiempo, se mantiene la condición previa.
  • Si R y S son altas, el valor de salida es indeterminado.

Configuración Astable

R1, R2 y el condensador controlan el voltaje de entrada de los comparadores. Antes de conectar la fuente, el voltaje es cero ya que el condensador está descargado. En esta condición, el comparador de umbral aplica un nivel bajo a la entrada R del flip-flop y un nivel alto a S, de modo que Q es alto. Al mismo tiempo, la salida Q̅ es baja y el transistor está apagado, descargando el condensador a través de R1 y R2.

Con la fuente de alimentación conectada, el condensador C1 comienza a cargarse hasta alcanzar las 2/3 partes del voltaje de la fuente (Vcc). Esto hace que el comparador de umbral aplique un nivel alto a la entrada R y un nivel bajo a la entrada S, por lo que Q estará en bajo y Q̅ en alto. El transistor Q1 se enciende, haciendo que el condensador comience a descargarse a través de la resistencia R2 y el transistor.

Cuando el voltaje en el condensador es inferior al voltaje de disparo (1/3 del voltaje de la fuente), el comparador de disparo aplica un nivel alto a S y el de umbral un nivel bajo a R. La salida vuelve a ser alta y se repite el ciclo, generando un tren de pulsos.

Configuración Monoestable

Al inicio, el pulsador está abierto, aplicando un nivel bajo a la entrada S del flip-flop. Q̅ está en alto y la salida es baja. El transistor está encendido, descargando el condensador y conectando a tierra la entrada del umbral.

Al presionar el interruptor, la patilla inversora del comparador de disparo recibe un nivel bajo y aplica un nivel alto a la entrada S del flip-flop, haciendo que la salida pase a un estado alto. Al soltar el interruptor, la entrada S retorna a su nivel bajo, pero la salida se mantiene en alto.

Al mismo tiempo, el transistor Q1 está apagado y el condensador comienza a cargarse. Cuando este supera los 2/3 del voltaje de alimentación, el comparador de umbral aplica un nivel alto a R y la salida vuelve a ser baja. Con esto, se logra que el estado alto dure por un tiempo determinado.

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