Me es imposible eliminar el voltaje offset de un amplicador 741

[asrhael2]

ezavalla, ahora comprendo lo que mencionaste arriba, de usar el NPN para conmutar, debido a que yo estaba esperando un voltaje en la base del transistor de cero volts.

Hace no mucho que estoy estudiando los transistores, por tanto estaba algo confundido respecto a la conmutación para el caso de los NPN y los PNP.

Según estudié, para los NPN requiero un voltaje de entrada de cero volts en la base. Pero el caso de los PNP no los logro comprender (al parecer la base "entrega" voltaje, pero no se en que caso conmuta o no conmuta).

Espero puedas ayudarme con esa parte teórica (para estar menos cojo que antes ) saludos y gracias de antemano.

 

[Dr. Zoidberg]

Según estudié, para los NPN requiero un voltaje de entrada de cero volts en la base. Pero el caso de los PNP no los logro comprender (al parecer la base "entrega" voltaje, pero no se en que caso conmuta o no conmuta).

Es facil. Solo tenes que rotar 180 grados el esquema y suponer que el transistor es NPN, que Vcc es masa y que masa es Vcc. Así el transistor NPN virtual se va a bloquear cuando tenga la base a "masa", pero en este caso es Vcc por que el transistor en PNP y lo mismo para entrar en conducción, solo que para el lado de Vcc.

Dudo que me explique adecuadamente pero no se me ocurre otra forma facil sin entrar en matemáticas y física de estado sólido.

Cualquier duda..preguntá, por que lo que puse arriba es medio inentendible.

Saludos!

 

[Cacho]

A ver si me sale de otra manera lo de los transistores, EZ.

Un NPN conduce electricidad desde el Colector hacia el Emisor, y sólo en ese sentido (dejemos la base afuera para lo básico). Obviamente el colector tiene que ser más positivo que el emisor.
Cuando la Base se pone más positiva que el Emisor, el transistor empieza a conducir para subir el voltaje del Emisor hasta el nivel del de la Base.
"Chupa" corriente desde el Colector, y la "escupe" por el Emisor.

En un transistor ideal es así, en uno real cambian un poco lo números.
Ejemplo: C está conectado a 15V, E a 0V y en la B hay 0V, el transistor no conduce. Si el voltaje de B sube hasta (digamos) 5V, el transistor conducirá corriente hasta que el E tenga 5V (eso dependerá de las resistencias que tenga conectadas). Supongamos que hay una resistencia de 1KΩ entre el E y tierra. Si tiene que haber 5V en el E, entonces esa es la caída que tiene que haber en la R después. Según Ohm (V=I*R) eso se logra con 5mA, y esa será la corriente que circulará por el transistor (y la resistencia después, claro)


El PNP hace al revés. "Chupa" corriente por el Emisor y la "escupe" por el Colector.
Ahora conduce cuando la Base tiene un voltaje más negativo que el Emisor, y conduce tanta corriente como sea necesaria para bajar el voltaje del Emisor hasta el de la Base.

Otra vez, transistor ideal.
Ejemplo: Una resistencia de 1KΩ con una punta a +10V y E conectado a la otra, B a 5V y C a 0V. De nuevo, el transistor va a queres tener 5V en el E, con lo que hace circular corriente hasta lograr que esos 10V que tiene (sin corriente) se transformadorrmen en 5V (o sea, que caigan 5V en la resistencia de 1KΩ). De nuevo, 5mA alcanzan para que caiga ese voltaje y todo quede como debe.

Como dato, la flechita del emisor te indica la dirección en que circula la corriente. En los NPN sale por el Emisor, así que entra por el Colector. En los PNP entra por el Emisor, así que sale por el Colector.

Sin entrar en detalles demasiado grandes (hay varios que ya ni me acuerdo...) funcionan así.
En el mundo real el equilibrio lo alcanzan cuando el Emisor llega a unos 0,7V del voltaje de la Base; y recíprocamente, mientras la Base no llegue a 0,7V del Emisor (en más o en menos, según el tipo de transistor), el transistor no empieza a conducir.
Los 0,7V son una convención. Usualmente el valor varía un poco de modelo en modelo, pero se mantiene por ahí.

No sé si fui más claro que EZavalla... pero yo me entendí... y a EZ también... Espero no ser el único.

Saludos

 

[Dr. Zoidberg]

No sé si fui más claro que EZavalla... pero yo me entendí... y a EZ también... Espero no ser el único.

JUA! Sip...está bastante mas claro.
Que bueno que me entendiste!....yo todavía lo estoy pensando!

Saludos!

 

[asrhael2]

Muchas gracias estimados, especialmente a San_Cacho y ezavalla por sus explicaciones.

Entendí el funcionamiento del transistor para efectos de conmutación (switch), del post de ezavalla deduzco entonces que el circuito que generé está mal diseñado (osea, que el transistor está mal colocado en referencia a lo que el lm741 genera en el pin6).

Entonces..¿esto explicaría porque siempre está conmutando este termostato?. Lamentablemente las simulaciones en el Multisim no andan muy bien (a mi por lo menos ), así que tendré que pensar una manera de reutilizar mi PCB doble cara (hecho "artesanalmente" con 2 placas simples ).

Muchas gracias sinceramente, procederé a invertir la parte "switching" del circuito (puede que tarde algo...:O).

 

[thevenin]

Veamos,

Evazalla tiene razón en cuanto a lo de R4, ya que como el dice el AO no llegará nunca a VCC y por lo tanto no cortará correctamente.

Pero el resto del circuito sí está bien diseñado.

Adjunto una imagen y simulación para Proteus que lo explica:



Es una NTC, por lo tanto, si la temperatura Aumenta Vi+ disminuye por debajo del VREF, por lo que aparece casi 0 Voltios a la salida, polarizando el transistor.

Tuve que utilizar un AO ideal, porque con el 741 no conseguía que la Vout del operacional bajara a 0V, ni aún intentando anular la Voffset con las páginas que di. Probablemente esto es lo que esté pasando en la simulación de Asrhael2.

Pero la configuración del circuito sí que funciona.

En la simulación, si la bajan, pueden poner una temperatura a la NTC con botón derecho inferior a 30º y no conducirá el motor, cuando es superior, digamos 50º salta el motor.

No he puesto la R de histéresis del comparador, ni las ajustables para simplificar.

 

[thevenin]

Me estoy guiando por este esquema

http://www.craig.copperleife.com/tech/thermo/741thermo.gif, que está más claro que el post original.

Los 1.89 Voltios a la salida del original creo que son no deseados, de ahí que preguntarla el título original del post: "LM741 no entrega voltaje nulo"

 

[Dr. Zoidberg]

La verdad es que ni verifiqué la operación del A.O. por que con ese conmutador DPDT que lleva, no me queda claro que cosa va conectada donde.
Además yo no simulo con el Multisim ni con el Proteus por que no me resultan muy confiables para este tipo de circuitos. Yo uso el Simetrix, pero es mucho trabajo replicar un esquema que para empezar no tengo claro.
Por otra parte, el planteo original no hablaba de simulación, sino de lo que pasaba en la plaqueta que había diseñado, así que supuse que eran resultados reales y no de simulación.

Yo digo: que tal si ponemos todo en claro sobre simulaciones, circuitos reales y la conexión del DPDT antes de seguir divagando en suposiciones? Si estamos de acuerdo en esto, podemos empezar de nuevo a ver de que se trata.

Saludos!

 

[thevenin]

Sí claro, las medidas las hizo en la placa.

La forma de empezar es sencilla, yo empezaría a montar en protoboard del final hacia el principio.

1. Primero montaría transistor PNP+relé+resistencias polarización.

2. Aplicaría 0 voltios en la base verificar como conmuta el transistor.

3. Si conmuta solo tengo que conseguir la parte del operacional, que cuando V+ baje de por debajo de VREF la salida del VO sea 0, que es lo que perseguimos. Simularía la NTC con una simple variable.

Para ajustar la VO del AO lo haría tal y como está mi primera entrada, página 68 0 69 del enlace que doy.

4. Cuando funcione, sustituyo esta resistencia variable temporalpor la NTC y ajusto la VREF y la histéresis se ajusta para que el circuito no esté continuamente conectando y desconectando cuando esté cerca del límite de VREF.

5. A continuación haría de nuevo la PCB y montándolo.

 

[Dr. Zoidberg]

Si consideramos que el esquema que está acá: http://www.craig.copperleife.com/tech/thermo/ilija_lm741_sch.png es lo mismo que quiso hacer asrhael2 en su primer post (que insisto en que no entiendo como diablos conecta las entradas el DPDT) y descontamos los errores que hay en esa página de referencia y pasamos por alto algunas cosas que no me gustan del esquema, podemos decir:

1- Si ajustamos R4 y R8 para tener el relay desactivado (Vpin2 < Vpin3), y el termistor es un NTC entonces el relay se va a activar cuando la temperatura disminuya (cuando Vpin2 > Vpin3).

2- Si ajustamos R4 y R8 para tener el relay activado (Vpin2 > Vpin3), y el termistor es un NTC entonces el relay se va a desactivar cuando la temperatura aumente (cuando Vpin2 < Vpin3).

Van a tener que extender este comportamiento al circuito de asrhael2 para ver si hace lo que pretende que haga (y por milésima vez, no lo hago yo por que no entiendo como conecta el DPDT las entradas).

Una cosa recomendable y que había olvidado mencionar es que hay que conectar un diodo (tipo 1N4148) a la salida del 741 (ahora hay que mirar el esquema de asrhael2) con el catodo hacia el 741 y el ánodo hacia R3. Todo esto suponiendo que mantenemos el esquema original.

Saludos!

 

[thevenin]

Yo propongo partir de 0, y olvidar esquemas anteriores porque nos estamos haciendo un lio. En el último que has pasado utiliza un NPN porque la NTC se conecta a V-, y el razonamiento es inverso a mi penúltima entrada.

Lo del DPDT no hay quien lo entienda.

¿Qué tal si partimos de esta base y luego le vamos añadiendo del DPDT, ajustables, etc?



He colocado el zéner (de 2.4) voltios para restar la Voffset no deseada, y la R5 para polarizar este a 0V que hace que que el transistor conduzca.


Adjunto simulación de la imagen anterior.

Esta simulación funciona perfectamente tal y como está. La NTC está configurada a 33º. Como esta tarda unos segundos en calentarse (en la misma simulación) podemos ver que cuando transcurrido unos segundos de darle al play el motor comienza a conducir.


Lo del diodo 1n4148 que tú dices no termino de entenderlo. Si no lo conectamos la R5 de mi esquema a masa, no hay corriente (el transistor no ha conducido) y si no hay corriente en VBE sigue habiendo la V del AO:

Caida del diodo si no hay corriente: (Vdiodo=I*R=> V=0*R=0)

VAomp-0=VAomp.

A ver si puedes aclararme ese punto.

Saludos.

 

[thevenin]

Ahh, ya entendí lo del DPDT

Adjunto el esquemático y el diagrama del PCB que realicé. El componente DPDT es un swich doble polo doble puerta que permite cambiar de modo "calentador" a "enfriador", solamente invierte los voltajes que llegan al pin+(3) y pin-(2) del operacional (usado como comparador).

Tan simple como eso. Las patillas 2 y 5 son los comunes,

- En la posición superior la 2 conecta con la 1 y la 5 con la 6
- En la posición inferior la 2 conecta con la 3 y la 5 con la 4.

Vamos, que invierte las entradas del AO.

 

[asrhael2]

Gracias por su desinteresada cooperacion muchachos , thevenin: efectivamente el DPDT tiene como comunes los pines centrales y conmuta para los extremos (es del tipo ON-ON con perilla).

Estimado thevenin, según su último esquemático entonces la colocación del PNP estaría correcta, osea las correcciones implementadas por usted estarían apuntando a eliminar ese voltaje indeseado mediante aquel zener cierto?.

¿Lo anterior quiere decir que no es necesario "afinar" ese voltaje de salida mediante los pines que regulan el offset?.

Además me interesaría acotar, que el diodo 1n4148 es necesario para el manejo de elementos tipo relé o motores, para evitar daño en el PNP (según variada documentación), por ende pienso que faltaría ese diodio que está en el esquemático que adjunté.

Atento a sus comentarios!

 

[thevenin]

Estimado thevenin, según su último esquemático entonces la colocación del PNP estaría correcta, osea las correcciones implementadas por usted estarían apuntando a eliminar ese voltaje indeseado mediante aquel zener cierto?.

Eso es, le restamos 2.4 voltios a 1.89 lo cual da 0 (negativo no puede dar porque no tenemos -Vcc), sino 0V.

¿Lo anterior quiere decir que no es necesario "afinar" ese voltaje de salida mediante los pines que regulan el offset?.

Efectivamente, quizás también así funcione, pero claro, entonces tendríamos que ajustar la R por cada IC, ya que cada uno dará un offset diferente. En resumen, no hace falta afinar ese voltajes. Pines 1 y 5 pueden dejarse al aire.

Además me interesaría acotar, que el diodo 1n4148 es necesario para el manejo de elementos tipo relé o motores, para evitar daño en el PNP (según variada documentación), por ende pienso que faltaría ese diodio que está en el esquemático que adjunté.

El diodo que está en paralelo con la bobina del relé sí, tiene esa función, yo puse por un 1N4007, pero quizás un 1n4148 valga mejor.

Lo que no entiendo porque usas un DPDT para usarlo como enfriado o calentador. O es uno u otro ¿no?, no entiendo muy bien que quieres hacer ahí.

 

[asrhael2]

La aplicación directa de este circuito irá a un "calentador", para mantener a 42 ºC un determinado fluido. No obstante, no descarté reutilizar este circuito en otra aplicación distinta, o tener un modelo "general" para luego implementarlo en otras aplicaciones.

Aunque si lo pienso bien, esta acción la podría hacer un relé que tena los contactos normalmente abierto y cerrados, y jugar con dichas conexiones.

Lo del diodo lo comentaba porque en el último esquemático que adjuntó no se apreciaba, sinó que aparecía solo la medición de voltaje entre esos 2 terminales. El diodo figura en su penúltimo esquemático..aunque pienso que realmente ud lo quería poner en ambos

Pienso que lo mejor es que lo monte en un ProtoBoard, para asegurarme que efectivamente el circuito está conmutando bien, y luego hacer el PCB.

Saludos!

 

[thevenin]

Vale, entonces, tal y como tienes un circuito original, el primero de todos, pon el DPDT en configuración tal que la NTC vaya al V-, y la VREF al V+.

Tu vas a calentar el líquido con elemento calefactor - conectado al relé- (por ejemplo con una resistencia sumergida y estanca en agua, y tu líquido al baño maría).

Si la temperatura pasa los 42º entonces el calefactor (la resistencia calefactora) para.

Analicemos:
1. Aumentar Temperatura, disminuye la V de la NTC que está conectada a V-, cuando esta disminuya por debajo de VREF que está conectada al V+ aparece un nivel de tensión positivo en Vout del Ao y el transtisor deja de conducir y el calefactor se para.

Entonces el líquido se comienza a enfriar cuando esté por debajo de 42 vuelve a calentar. Con lo que vas a estar activando y desactivando.

2. Añade el diodo zéner y la r que está en mi circuito al tuyo, ya que el mío está simplificado, y no tiene la r de histéresis ni las ajustables, era solo para comprobar el principio de funcionamiento.

La histéresis es para que el voltaje de activación no sea el mismo que el de desactivación, o sea, que pare el calefactor a un voltaje, y se ponga en marcha en otra, si no va estar continuamente activando y desactivando.


Móntalo en protoboard y ve comentando resultados.

Saludos.

 

[thevenin]

Cuando lo montes y funcione podrías poner un rectificador en la alimentación para proteger de la alimentación al revés, un diodo led+resistencia como piloto de que el circuito funciona, y un neón en paralelo con el calefactor para verificar cuando entra en marcha este.

 

[asrhael2]

Muuuchas gracias muchachos, en especial a thevenin por sus esquemáticos.

Haré lo que me mencionas, lo montaré en un proto y luego chequearé que tal, le agregaré los pots de control de temperatura y el de histeresis.

Para el caso de los 5V que llegan al Vref, esos 5V debería reemplazarlos por los pots conectados a la fuente original de 12v cierto?.

Sinceramente estoy muy agradecido de esta comunidad, fue mi 1er post y realmente me hicieron sentir "como en casa" jaja

saludos

 

[thevenin]

Para el caso de los 5V que llegan al Vref, esos 5V debería reemplazarlos por los pots conectados a la fuente original de 12v cierto?

Exacto, la batería era solo por simplificar.

Suerte.

 

[asrhael2]

Buenas tardes compañeros.

Les comento que realicé los cambios indicados por el amigo thevenin, vale decir, agregé el Zener (no vendían de 2.3v así que quería comprar uno de 2.7v el 1N5223B, pero el me acabo de dar cuenta que me entregaron el 1N5230B de 4.7v :[ ).

Como no pude conseguirme el protoboard (es de mi amigo), usé los restos de PCB que tenía para hacer otra plaquita, agregando el mencionado Zener y la resistencia de 220Ohms (nuevamente el circuito lo realicé en 2ble capa de cobre para reducir tamaño y evitar Jumpers).

Así mismo, agregué el Diodo 1N4148 de protección en la conexión que iría al Relé, y el transistor PNP lo mantuve como 2n4403 ya que tengo haaartos de esos (compré varios en caso de falla).

El circuito lo alimenté con una fuente Switching de una printer Hp que tengo tirada por ahí..esa fuente entrega 15.4 V medidos con Multitester (la fuente dice 15V).

La NTC (la reemplacé momentáneamente por una resistencia de 20K para mantener estable y variar los pots) está conectada al PIN2 (v-) del AO, esto gracias al DPDT.

Realicé varias mediciones y generé la siguiente tabla

Lamentablemente el conector que iría al Relé sigue emanando siempre (en todos los test) el voltaje de la fuente (15.4v).

Realemente desconozco lo que sucede, intenté simularlo nuevamente en multisim pero al parecer no es bueno con simulaciones de transistores y AO (simulé el Switch con el transistor solamente y una fuente externa y no conmutaba bien en la simulación).

Espero puedan seguir apoyándome en este proyecto

Gracias amigos por su ayuda!