R1 = 3,3 Kohms R2 = 1,2 Kohms R3 = 4,7 Kohms 1%

R4 = 4,7 Kohms 1% R5 = 1,2 Kohms R6 = 10 Kohms

R7 = 120 Kohms R8 = 1,2 Mohms R9 = 1 Kohm

R10 = 100 Kohms PR1= 2,2 Kohms PR2= 50 Kohms

PR3= 220 ohms PR4= 470 ohms PR5-8 = 1 Kohm

PR9= 100 ohms PR10= 4,7 Kohms PR11= 10 Kohms

PR12 = 100 Kohms P1= 50 Kohms lineal doble. P2= 10 Kohms

C1 = 47 pF C2 = 22 uF 16V C3 = 680 nF

C4 = 68 nF C5 = 6,8 nF C6 = 680 pF

C7 = 220 uF 16V C8 = 680 nF C9 = 68 nF

C10= 6,8 nF C11= 680 pF C12= 100 nF

C13= 220 uF 16V C14= 100 nF C15= 220 uF 16V

D1 = 1N5819 D2 = D3 = 1N4001 Q1 = BF245

IC1 = LM833 Vcc=Vee=15V (30Vpp)

S1= llave selectora 4 pos. doble.

S2= selectora 4 pos. simple.

+Vcc=15V, -Vee=-15V C1=0,22 uF Cerámico. IC1=LF353

R1a=R1b=10K C2=10 uF 16V D1=D2=1N60 (Ge).

R2a=R2b=10K C3=22 uF 25V D3=D4=1N4007

R3=15K C4=100 nF D5=LED verde 5mm.

R4=10K C5=100 nF

R5=16K C6=22 uF 25V

R6=5,6K C7=330 pF

PR1=2K (ajuste a 347 ohms)

(trimpot preferentemente).

R8=R9=5,6K

Circuito impreso:

Referencias:1 +Vi2 GND3 +Vo4 GND5 -Vee6 GND7 +Vcc8 -Vee9 +Vcc

El error de medición se calcula como:

Mediciones.

Para error < 2 %, amplitud mínima: 126 mV

Para error < 2 %, frecuencia máxima:

Fig. 9: Error en función de la amplitud de entrada.

Fig. 10: Error en función de la frecuencia.

Con amplitudes de entrada mayores a 1V, el error puede llegar al 100%. Vi < 1V para mantener la exactitud.

Un rectificador de precisión basado en amplificador operacional, como el de la figura, mantiene su precisión hasta 1V de amplitud de entrada. Pero el amplificador de salida del generador maneja amplitudes de hasta 10V de pico, partiendo desde amplitudes cercanas al mV. Esto hace necesario que para medir ésta tensión, deba atenuar o no la señal según su amplitud, antes de aplicarla al rectificador. Es necesario un circuito auto rango.

Además un rectificador, al ser un dispositivo inherentemente alineal, no puede mantenerse calibrado en un amplio rango de tensiones de entrada. Usando el rectificador presentado anteriormente, deberé implementar el siguiente programa:

Debo detectar cuando la señal supera 1V, y en base a esto, desviar la señal por el atenuador correspondiente.

Fig. 11: Diagrama de flujo circuito auto rango.

Fig. 12: Esquema circuito auto rango.

Multiplexor análogo.

El bloque principal del circuito auto rango es éste dispositivo, que es una colección de compuertas de transmisión:

Los circuitos integrados CMOS disponibles son:CD4052: DP4T: 2 llaves 4 posiciones.CD4053: SPDT: 4 llaves 2 posiciones.CD4051: SP8T: 1 llave de 8 posiciones.

Los dispositivos son bidireccionales, por la naturaleza de los interruptores, por lo que sirven tanto para multiplexar como para demultiplexar.

Fig. 13: Bloque básico multiplexor.

Combinaciones estándar de alimentación.

Como el dispositivo no puede manejar +10Vp simétrico, debo modificar el esquema a:

Fig. 14: Esquema modificado circuito auto rango.

No requiriéndose sumador de salida.Adopto: Vss=0V ViH=+5V (tensiones de control).Vdd=+5V ViL=0V

Vee=-5V

Utilizaré el IC CD4052 /MC14052. La tabla de verdad para éste dispositivo:

Para los rangos a manejar, lo más sencillo de generar es una señal Q y su complemento /Q, y con éstas, seleccionar Y1 o Y2 a Y (salida).

La tabla de verdad del circuito de control será:

Circuito de Control.

Fig. 15: Circuito que cumple la tabla de verdad de control.

Problema: la tensión de entrada al comparador no debe superar Vdd=5V. Tampoco debe ser menor a -0,5V, para evitar que la salida se enclave en un nivel.

Para ello agrego un atenuador de entrada, formado por R1, R2 y un rectificador de señal, D1. C1 y R9 permiten retener el valor pico de la señal.El incluir atenuación tiene la desventaja de tener que hacer la tensión de umbral en la entrada negativa del

comparador más baja.

Fig. 16: Modificación entrada circuito de control.

Circuito de control (preliminar).

Fig. 17: Circuito de control.

Circuito multiplexor.

El canal no atenuado (Fig. 8) debe tener limitación de amplitud, al aceptar el interruptor análogo Vdd de entrada como máximo.

Al activarse ésta limitación, no debe provocar una disminución de tensión a la entrada de losatenuadores.Adopto Rz similar a las Ri de las otras etapas.

Fig. 18: Protección entrada multiplexor.

Fig. 19: Circuito multiplexor, para cálculo.

El desarrollo hasta aquí expuesto ha omitido todos los cálculos eléctricos involucrados, que requieren conocimiento de los niveles de tensión y corriente de las lógicas LS TTL y HCMOS, además de los datos del comparador LM393. Para lograr brevedad, he caído en lo que siempre rechacé de muchos libros de electrónica.

Circuito completo (preliminar).

Fig. 20: Circuito sobre el que se realizan las mediciones posteriores.

Circuito impreso.

Referencias:1 +Vi2 GND3 -Vee4 GND5 +Vcc6 +Vo7 GND.

Fig. 21: Circuito impreso auto rango.

Referencias.

R1=5,6K R8=270 R13=220K

R2=5,6K R9=56K R14=1,5K

R3=560 R10=3,3K R15=12

R4a=4,7K R11a=10K

R4b=470 preset. R11b=8,2K

R5=12K R11c=4,7K preset.

R6=2,2K R12=2,2K

R7=270

C1=2,2 uF 25V C5=47 nF

C2=47 nF C6=47 nF

C3=47 nF C7=1000 uF 16V

C4=47 nF C8=1000 uF 16V

IC1=LM393 IC4=TL071 D1=1N60

IC2=SN74LS04 IC5=7805 D2=D3=LED verde.

IC3=CD4052 IC6=7905 D4 a D7=1N4007

D8=LED verde.

DZ1=DZ2=3V3 1/2W

Problema: en un entorno de 1V, ambos canales quedan parcialmente encendidos. Es necesaria una histéresis en el comparador del circuito de control (comparador ventana). Una ventana adecuada serían 250 mV.

Fig. 22: Inserción del comparador ventana.

Circuito comparador ventana.

Fig. 23: Disparador Schmitt usando comparador ventana y elemento de memoria.

Con levantar el puente J9 el circuito queda interconectado. La zona de incertidumbre desaparece, y la señal entregada al rectificador de precisión es siempre una curva suave y no se encienden parcialmente los indicadores de ATx10 y ATx1.

Problema: inestabilidad de indicación en baja f (del orden de los 10 Hz), ya que el circuito es capaz de seguir las variaciones instantáneas de voltaje. La solución es incrementar el valor de C1.

Una buena estabilidad en 10 Hz se obtiene con C1=100 uF 16V, a expensa de una pérdida en la velocidad de respuesta.

Ajuste del circuito.

Para ambos ajustes, S1 debe estar cerrada (control de offset deshabilitado, Voffset=OV).Es recomendable que el ajuste de corriente de reposo se realice con la realimentación desconectada (Rf sin

conectar).Con ambas entradas a masa, conectar un amperímetro entre el colector de Q3 y Vcc2 (debería existir un

puente en el circuito impreso para ello), alimentar el circuito y ajustar con RA hasta obtener 50 mA de corriente de reposo.

Conectar la realimentación. Conectar un voltímetro entre +Vo y masa. Ajustar con PR1 hasta obtener un valor lo más cercano a 0V posible (se está ajustando el balance del par diferencial con ésto).

Si la tensión Vo queda a varios V por encima de cero, indica que existe alguna falla o error de conexión en el circuito.

Reparación / reemplazo de componentes.

Si se deben reemplazar Q1 o Q2, no olvidar volver a ajustar +Vo a OV con S1 cerrada, al cambiar el balance del diferencial con cada nuevo par de transistores.

Si se reemplaza Q3 o Q4, se debe volver a ajustar la corriente de reposo de salida. Seguir las instrucciones del apartado anterior para ello.

Circuito impreso.

Circuito impreso.