Detector de Cruce por Cero con Amplificador Operacional

El detector de cruce por cero indica cuando la señal de entrada cruza GND. El amplificador operacional en lazo abierto actua como un comparador. La salida de este comparador, debido a que la ganancia es muy alta, se satura. Por lo que la salida de esta configuración es +Vsat o -Vsat. En donde Vsat es el voltaje de saturación a la salida.

En este caso, el detector tiene referencia de cero en la otra terminal de la señal de entrada, puede ser detector inversor o no inversor. Las configuraciones de los detectores se pueden observar en la siguiente figura.

 

detector de cruce por cero
Fig 1. Configuración de detector de cruce por cero inversor.
detector de cruce por cero
Fig 1. Configuración de detector de cruce por cero no inversor.

Detector de cruce por cero inversor

En primer lugar, en el caso de que la entrada del detector de cruce por cero este en la terminal inversora, la salida sera -Vsat para una transición de negativo a positivo. En este caso también, podemos decir que la salida esta en la polaridad inversa que la entrada.

detector de cruce por cero
Fig 3. Salida de un detector de cruce por cero inversor.

Detector de cruce por cero no inversor

Primeramente, en el caso de que la entrada del detector de cruce por cero este en la terminal no inversora, la salida sera +Vsat para una transición de negativo a positivo. En este caso también, podemos decir que la salida esta en la  misma polaridad que la entrada.

detector de cruce por cero inversor
Fig 4. Salida de un detector de cruce por cero no inversor.

Detectore de cruce por cero con histéresis

Finalmente, en el caso de que la señal tenga mucho ruido, es posible, que la señal de falsos positivos. En este caso seria que una señal seonidal que cruce el cero, con mucho ruido, va a haber varias transiciones a la salida. Por ejemplo en la siguiente configuración.

Fig 5. Falsos positivos.

Para evitar esto, implementamos un voltaje de histéresis mediante la retroalimentación de un voltaje de referencia

histéresis
Fig 6. Detector de cruce por cero con voltaje de histéresis.

Para determinar el voltaje de histeresis, se puede observar que depende de el voltaje de salida. Llamemos el voltaje de salida Vsat, recordemos que puede ser positivo o negativo, dependiendo de el estado actual. Por lo regular se asume que la magnitud de voltaje es igual. Por lo tanto esta configuración se rige bajo las siguientes ecuaciones.

    \[ V_O=\pmV_{SAT} \]

    \[ V_H=V_{UT}-V_{LT} \]

En donde Vut es el voltaje de histéresis superior y Vlt el inferior. Recordemos que el valor es el mismo solo con signo diferente.

    \[ V_{UT}=V_{SAT}\left(\frac{R_2}{R_1+R_2} \right) \]

    \[ V_{LT}=-V_{SAT}\left(\frac{R_2}{R_1+R_2} \right) \]

ATENCIÓN

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3 comentarios en «Detector de Cruce por Cero con Amplificador Operacional»

  1. Dr. Héctor
    Podría guiarme, tengo que controlar motores mediante frecuencia convertirla a voltaje, pero dicho voltaje valla de -5 volts a +5 volts
    Podría darme alguna solución con cualquier amplificador operacional.
    Gracias

  2. En la: Fig 1. Configuración de detector de cruce por cero no inversor.
    No se si este en lo correcto pero ¿que no se supone que es inversor? ya que la corriente alterna también esta en la entrada negativa y la entrada positiva a tierra. No se si esta bien lo que creo pero me gustaría que me explicaran el por que…..
    Por su atencion gracias

    1. Hay un error en la segunda figura que el administrador no a corregido. La segunda figura muesta el detector de cruce por cero no inversor, donde la señal de entrada va en la entrada(+) y la ent(-) hacia referencia 0 o bien hacia tierra

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