Ayuda para entender este circuito LED pulsante

Empecé a aprender sobre los amplificadores operacionales, llegué a este circuito y pensé que debería poder entenderlo. Lo que me hace tropezar es cómo pulsa o varía con el tiempo. La fuente supuestamente es una batería de 9v, por lo que la dependencia del tiempo no proviene de ahí. Pensé que tal vez provenga de los condensadores, pero lo único que se me ocurre es que los condensadores actúan como un cortocircuito en el tiempo cero y actúan como un circuito abierto en el tiempo infinito. Sé que tienen que ver con la duración de los pulsos, pero no sé cómo en un sentido técnico. ¿Cómo se cargan y descargan? ¿Quizás los condensadores están causando un cambio entre retroalimentación positiva y negativa?

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Ese es un oscilador de relajación muy mal diseñado. Colocar tanta carga en un amplificador operacional solo para colocar un poste en el lugar correcto me huele a prueba y error. Y por cierto. Uno de esos capacitores de 2.2mf fallará más temprano que tarde.
Los dos topes de 2,2 mF me parecen un error. Aparte de causar calentamiento en la etapa de salida del opamp y disminuir la vida útil de la batería, no sirven para nada. Supongo que podría tener algo que ver con la formación de una rampa lineal cuando la etapa de salida del amplificador operacional está en limitación de corriente, pero, ¿qué?

Respuestas (3)

Esencialmente, este circuito es un oscilador de relajación construido con un amplificador operacional o comparador y que depende de la histéresis para oscilar.

Si ignora los dos condensadores de 2,2 mF, el circuito seguirá funcionando.

En términos del resto del circuito, las tres resistencias de 10k conectadas a la entrada "+" del amplificador operacional actúan en primer lugar para formar un sesgo alrededor del suministro medio, ya que solo tiene un riel de suministro único, y en segundo lugar para agregar algo de histéresis a el circuito. Cuando la salida cambia, el voltaje de polarización también cambiará como resultado.

La magia ocurre entonces con la interacción de esta histéresis con la combinación de resistencia de 10k (llamaré R1 ) y capacitor de 100uF (llamaré C1 ). R1 y C1 actúan como un circuito RC, que junto con la histéresis proporciona la oscilación.

En t=0

Digamos que C1 está descargado, por lo que el terminal "-" está a 0 V y el terminal "+" está polarizado a ~ 3 V o ~ 6 V, según el voltaje de salida. Podemos ver en esta condición que tenemos retroalimentación positiva forzando la salida alta (el terminal "+" está muy por encima del terminal "-"). Con la salida alta, nuestro terminal "+" está polarizado a 6V.

En t=RC

Durante el último período de RC, C1 se ha estado cargando lentamente a través de R1. Después de una constante de tiempo RC, el voltaje en C1 y, por lo tanto, en el terminal "-" se carga a aproximadamente 6 V (en realidad, lleva un poco más de tiempo, pero lo ignoraré por simplicidad).

Cuando se alcanza esta condición, el terminal "-" se vuelve más alto que el terminal "+". Esto hace que la salida comience a oscilar hacia 0. Debido a la resistencia de retroalimentación en el circuito de polarización, esto también hace que el voltaje de polarización comience a caer. Esta retroalimentación positiva hace que la salida baje de golpe a 0V y que el voltaje de polarización caiga a 3V. C1 comienza a descargar

En t=2RC

C1 se ha estado descargando a través de R1 porque la salida es baja y ahora se ha descargado a ~3V. Cuando esto sucede, el voltaje en el terminal "-" ahora está por debajo del voltaje en el terminal "+".

Esto hace que la salida comience a oscilar hacia 9V. Debido a la resistencia de retroalimentación en el circuito de polarización, esto también hace que el voltaje de polarización comience a aumentar. Esta retroalimentación positiva hace que la salida suba de golpe hasta 9 V y que el voltaje de polarización vuelva a subir a 6 V. C1 comienza a cargar de nuevo.

El proceso luego continúa formando la oscilación requerida.

Creo que los dos condensadores de 2,2 mF se agregan para que el oscilador comience a funcionar, lo que podría superar el efecto desplegable de los LED. Sin embargo, podría estar equivocado al respecto.

Sugiero que los límites de 2,2 mF se muestran incorrectamente en el esquema. Las tapas están en conexión antiparalela (polaridades invertidas). Los terminales de la tapa conectados a +9V siempre serán más positivos que los terminales conectados a la salida del amplificador operacional. Por lo tanto, una tapa siempre tendrá polarización inversa, lo que no es un diseño aceptable.
Sí, hay más problemas con esos condensadores, generalmente conectar un condensador de una línea de suministro a la salida del amplificador operacional es un problema. Me pregunto qué estaba pensando el diseñador.

Retire los 2 condensadores de VDD a la salida opamp.

No hay problema de arranque con este circuito. Este es un oscilador estándar de onda triangular + onda cuadrada de amplificador operacional de doble bucle; la "onda triangular" está en (-) entrada a opamp; la onda cuadrada es la salida opamp.

No estoy en desacuerdo con la respuesta de Tom. Esto podría ayudar, (ley de Dave): en un circuito de amplificador operacional de bucle cerrado (como el suyo), la salida del amplificador operacional hará lo que sea necesario para (intentar) hacer que la entrada (-) sea igual a ( +) entrada. Pongo "intentar" entre paréntesis porque un circuito pulsante nunca se estabilizará. En su circuito, la salida cambia alternativamente de alto a bajo (riel a riel). En los bucles de servo convencionales, la salida del amplificador operacional cambiará de forma analógica en respuesta a los voltajes que aparecen en las dos entradas.

Si ese fuera el caso, no habría necesidad de distinguir entre las entradas + y -.
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