NORMAS PARA LA PRESENTACIÓN DEL PROYECTO ELECTRÓNICO 1 2
La fecha límite de presentación del proyecto electrónico es coincidente con el día del examen final. Distribución de puntajes: ●
Proyecto electrónico
:
30 PUNTOS
Circuito funciona OK : 1 !untos "#rupal$ !resentación circuito : % !untos "#rupal$ 2 !resentación informe : & !untos "indi'idual$ 3 (lumno responde OK : % !untos "indi'idual$ 4 )l proyecto electrónico puede reali*arse en #rupos+ pero el informe sobre el mismo es individual y y debe ser presentado escrito por computadora. ,o se aceptar-n fotocopias fotocopias ni copias de informes ajenos hechos por computadora o m-uina de de escribir. /nformes id0nticos o similares+ hechos por computadora o m-uina m-uina de escribir ser-n anulados. Proyectos 1
3 4
electrónicos no ecos !or los "l#$nos no ser%n consi&er"&os' 5
)l informe escrito deber- ser presentado en una carpeta+ constando de las si#uientes partes: C"r%t#l": con ● ,ombre del Cole#io ● ,ombre del curso y especialidad especialidad ● ,ombre de la materia ● ,ombre del profesor ● ,ombre del alumno ● echa. ● ●
Des"rrollo: ●
/ndroducción: !ara ue sir'e el presente
!royecto !artes del !royecto electrónico Lista de componentes con sus ● correspondientes precios. !recio 2otal. 2otal. ●
Circuitos esuem-ticos ",o se aceptar-n dibujos manchados+ ni mal hechos$ )xplicación del funcionamiento de los ● circuitos /dentificación de los principales componentes ● del los circuitos junto con su función en los mismos 2abla 2abla con los resultados de mediciones ● reali*adas sobre el circuito 3espuestas al cuestionario ● ●
●
(i)lio*r"+,":
,ombre y autor del material usado. usado.
PROYECTO ELECTRÓNICO: -ener"&or &e 3 ti!os &e +or$"s &e on&": tri"n*#l"r. sin#soi&"l y c#"&r"&" PRESENTACIÓN: )l #enerador de funciones a ser construido debe constar+ como mínimo con los si#uientes controles externos. !ueden pre'erse conectores de entrada y salida adicionales para acomodar+ por ejemplo+ las entradas para modulación de (4 o 4 o para separar las salidas de acuerdo a la forma de onda.
/i*#r" : Present"ción e1tern" &el -ener"&or &e /#nciones 6
,o se aceptar-n trabajos presentados despu0s de la fecha de entre#a marcada
INTRODUCCIÓN )ste proyecto consiste en un #enerador de formas de ondas o #enerador de funciones capa* de producir se5ales trian#ulares+ sinusoidales y cuadradas+ así como se5ales sinusoidales moduladas en (4 "modulación de amplitud$ y 4 "modulación de frecuenc ia$. )ste #enerador de formas de ondas se basa por completo en un 6nico C/ monolítico+ el 738 99%+ y un n6mero limitado de componentes pasi'os de circuitos "resistencias+ potenciómetros+ condensadores+ interruptores+ conectores+ etc.$. (ntes de construir el modelo final del #enerador de formas de ondas los alumnos "con ayuda del profesor$ deber-n experimentar con los diferentes modos de funcionamiento del 7399% mediante el montaje de los circuitos en una matri* de prototipos o protoboard . )ste #enerador de funciones o de formas de ondas es un instrumento de laboratorio extremadamente 'ers-til y 6til para el estudiante+ para el in#eniero o para cualuier persona
interesada en la electrónica. u costo es apenas una fracción del costo de #eneradores de funciones comerciales y profesionales disponibles hoy en día.
DESCRIPCIÓN -ENERAL )l circuito b-sico y los componentes externos necesarios para construir el #enerador de funciones de alta calidad se muestra en la fi#ura 9. )l circuito esta dise5ado para operar con una fuente de alimentación 6nica de 19 ;+ o con una fuente di'idida sim0trica de ± % ;. !ara la mayoría de las aplicaciones+ la operación con fuente sim0trica es la preferida porue produce un ni'el de salida c.c. casi i#ual al ni'el del potencial de tierra " ;$. Durante los experimentos con el circuito probaremos tambi0n alimentarlo con baterías y con fuentes sim0tricas de ± < ; y ± & ;. )l circuito de la fi#ura 9 pro'ee = formas de ondas b-sicas: seno+ tri-n#ulo y rectan#ular o cuadrada. )xisten > ran#os de frecuencias ue dan un ran#o total de frecuencia de 1 ?* a 1 K?*. )n cada ran#o+ la frecuencia puede ser finamente sintoni*ada por medio de un potenciómetro "31=$ en un ran#o de 1:1. La salida sinusoidal o trian#ular puede 'ariarse aproximadamente de a % ;p8p desde una impedancia de %W. La salida de onda rectan#ular est- disponible en la salida Sync Out del 7399% y puede ser'ir para sincroni*ar un osciloscopio o ser'ir de entrada para circuitos ló#icos.
CIRCUITO (2SICO DEL -ENERADOR DE 3 /ORMAS DE ONDAS
/i*#r" : Circ#ito es4#e$%tico &el *ener"&or &e +#nciones
R"n*os &e +rec#enci": el #enerador de funciones est- dise5ado para operar sobre un ran#o de > ran#os de frecuencias sobrepuestas: 1 1 1 1
?* ?* ?* K?*
a a a a
1 1 1 1
?* K?* K?* K?*
conecta conecta conecta conecta
C=@ 1 m C>@ +1 m C<@ +1 m C%@ +1 m
)stos ran#os de frecuencias se seleccionan conectando condensadores de diferentes 'alores capaciti'os "C= a C%$ entre las entradas 2C1 y 2C9 del 7399%+ por medio del interruptor 1 rotati'o de 1 polo > posiciones.
Precisión &e l" /rec#enci": la precisión de la frecuencia #enerada por el 7399% es lo#rada por medio del resistor tempori*ador 3 y del condensador tempori*ador C+ y estdada por:
3 @ 3> A 31= C @ C= o C> o C< o C%+ de acuerdo al ran#o de frecuencias seleccionado La fórmula de arriba es precisa dentro del 1< B en cualuier ran#o de frecuencia.
S"li&" sin#soi&"l y tri"n*#l"r: la amplitud de la salida sinusoidal o trian#ular es 'ariable de a % ;p8p. La amplitud es ajustada por el potenciómetro 319 de la fi#ura 9. )n cualuier ajuste de amplitud+ la amplitud de la salida trian#ular es aproximadamente el doble de la amplitud de la salida sinusoidal. La impedancia interna de salida es de %W. La selección de la forma de onda es reali*ada por medio del interruptor selector tri-n#uloseno+ 9.
Distorsión &e l" se5"l sin#soi&"l: la distorsión armónica total "2?D$ de la onda sinusoidal es menor ue el 1B en el ran#o de 1 ?* a 1 K?* y menor ue el =B sobre el ran#o de frecuencias completo. La distorsión armónica total de un #enerador de onda sinusoidal nos indica la pure*a de la forma de onda sinusoidal. i lo#r-ramos una 2?D@B si#nificaría ue hemos lo#rado una se5al sinusoidal perfecta.
S"li&" &e on&" c#"&r"&": el circuito de la fi#ura 9 dispone de 9 salidas de onda cuadrada+ con un ciclo de trabajo del <B. La salida directa de Sync Out del 7399% corresponde a la 'ariación completa ";p8p$ de la fuente de alimentación. La salida a tra'0s de la resistencia 3% "punto L$ corresponde a la mitad superior de fuente de alimentación.
Mo&#l"ción &e +rec#enci" 6)"rri&o e1terno7: la frecuencia de la se5al de salida puede modularse o barrerse aplicando una tensión de control externa al terminal de barrido externo "punto /$. Cuando no sea usado+ terminal debe dejarse abierto. La tensión de circuito abierto de este terminal es de aproximadamente =; por encima de la tensión ne#ati'a de alimentación y su impedancia es de aproximadamente 1W.
Mo&#l"ción &e "$!lit#&: la amplitud de la salida 'aría linealmente con la se5al modulante aplicada a la entrada (4 "punto de la fi#ura 9$. La amplitud de la salida alcan*a su mínimo cuando la tensión de control (4 se aproxima a la mitad del total de la tensión de la fuente de alimentación. La fase de la se5al de salida se in'ierte cuando la amplitud atra'iesa su 'alor mínimo. )l ran#o din-mico total es aproximadamente << dE "decibeles$+ con un ran#o de la tensión de control (4 de > ; con relación a la mitad de la tensión total de la fuente de alimentación. Cuando no se use+ el terminal ( debe ser dejado en abierto.
/#ente &e "li$ent"ción: las especificaciones para la fuente de alimentación son como ● ●
si#uen: uente sim0trica: ±%;+ 1< m( de corriente de car#a uente 6nica: A19;+ 1< m( de corriente de car#a
!ara la operación con una fuente de alimentación 6nica+ deben usarse las resistencias de polari*ación 31> y 31<+ el punto de tierra F,D debe dejarse flotante y el terminal "8$ de la fuente debe conectarse a tierra "F,D$. )n la fi#ura = se ilustran las recomendaciones para alimentación por medio de una fuente sim0trica o por medio de baterías.
uente de alimentación sim0trica+ ±%; re#ulados con diodos *ener
(limentación sim0trica con baterías de % ;.
/i*#r" 3' 2ransformador 21: !rimario 99 ; ecundario 19.% ; +< ( D1 G D>: 1,>1 o similar D< G D%: 1,>H=< o similar 31 G 39: <1W+ IJ+ 1B La reali*ación de la fuente de alimentación corresponde al trabajo pr-ctico de otro #rupo+ por lo ue la información presentada auí es a título puramente informati'o.
E1!lic"ción &e controles &el *ener"&or &e +#nciones 1 Interruptor selector de rango de frecuencia, S1: en caso de necesitarse ran#os de frecuencia
adicionales+ estos pueden a#re#arse usando un interruptor con m-s posiciones. (dem-s+ podría usarse una de las posiciones del interruptor 1 para apa#ar o encender el euipo+ tal como se muestra en la fi#ura 1. 2 Interruptor selector de la onda triangular/sinusoidal, S2: selecciona la salida de onda trian#ular o sinusoidal. Opcionalmente podemos hacer ue este interruptor seleccione todas las opciones de ondas de salida+ a saber: trian#ular+ sinusoidal+ cuadrada m-xima amplitud y cuadrada mitad de amplitud. )sta es la opción ue deberíamos ele#ir para reali*ar la salida tal como se muestra en la fi#ura 1. !ara lo#rar esto se deben introducir modificaciones en el circuito de la fi#ura 9 ue deber-n ser estudiadas y reali*adas por los estudiantes.
Tri$$ers y !otenció$etros 3 Ajuste del nivel offset de CC, R: es usado para ajustar el ni'el cc de la onda trian#ular o
sinusoidal.
08 08 8
e5al con ; de ni'el offset cc
e5al con 9; de ni'el offset cc
/i*#r" 9: )xplicación del concepto de ni'el offset cc de una se5al 4 Ajuste de la distorsi!n de la onda sinusoidal, R1": se usa para minimi*ar la 2?D de la
salida sinusoidal. 5 Ajuste de la si#etr$a de la onda sinusoidal, R11: se usa para optimi*ar la simetría de la salida sinusoidal. 6 Control de a#plitud, R12: ajusta la amplitud de la salida trian#ular o sinusoidal. 7 Ajuste de frecuencia, R1%: establece la frecuencia del oscilador para cualuier ran#o del ajuste del interruptor 1. !or lo tanto 31= sir'e como sintoni*ador de frecuencia en un #enerador de formas de ondas con'encional y 'aría la frecuencia del oscilador en un ran#o aproximado de 1:1.
LISTA DE MATERIALES ●
Con&ens"&ores ● ● ● ● ●
●
C1+ C9+ CH C= C> C< C%
Resistenci"s: 31 39 ● 3=+ 3H ● 3> ● 3<+ 3% ● 3& ● 37 ● m-xima salida$ 31>+ 31< ● fuente cc 6nica$ ●
●
=KW+ 1>J+ 1B 1KW+ 1>J+ 1B 1KW+ 1>J+ 1B KW+ 1>J+ 1B
J+ 1B =KW+ 1>J+ 1B %9KW+ 1>J+ 1B "37 puede eliminarse para <.1KW + 1>J+ 1B "sados en aplicaciones con
Potenció$etros: ● ● ● ● ●
●
1m1;+ electrolíticos 1m+ no polar+ 1B+ de mylar +1m+ 1B+ de mylar +1m+ 1B+ de mylar 1p+ 1B+ de mylar
3 31 311 319 31=
Interr#!tores o sitces: 1 OnOff$ ●
14W+ 1>J+ trimpot 1KW+ 1>J+ trimpot 9J+ trimpot < KW+ control de amplitud lineal 14W+ control de frecuencia+ audio taper /nterruptor rotati'o de 1 polo y < posiciones "1 para
● ●
9
/nterruptor !2+ desli*ante
Otros: 4ateriales necesarios para la terminación adecuada del proyecto: caja de proyecto+ Mnobs+ conductores+ terminales+ conectores+ leds ●
ETAPAS DEL PROYECTO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Compra de los elementos de la lista de materiales )studio de los reuerimientos y de la teoría de funcionamiento 4ontaje del circuito sobre protoboard y prueba de los distintos modos de funcionamiento Dia#ramas de montaje final en caja de proyecto Compra de materiales necesarios para el montaje final 3eali*ación de la placa de circuito impreso "!CE$ 4ontaje de los componentes sobre la !CE y terminación de la construcción del proyecto 4ediciones de las especificaciones características en los distintos modos de funcionamiento 3eali*ación del informe )xamen
MEDICIONES M;NIMAS A REALI
4ultímetro di#ital o analó#ico Osciloscopio
Me&iciones !ara cada ran#o de frecuencia seleccionado+ mida: 4odo Operación
rec.4ínima "?*$
rec.4-xima "?*$
;p8p mínima
2rian#ular inusoidal Cuadrada m-x. Cuadrada I
4odo Operación 2rian#ular inusoidal
,i'el cc offset mín. ";$
,i'el cc offset m-x. ";$
;p8p m-xima
/or$"s &e on&"s Dibuje la forma de onda para la se5al trian#ular tal como se la 'e en el osciloscopio. (note los 'alores m-ximos y mínimos de la amplitud de la tensión de salida+ así como el período medido y la frecuencia calculada de la se5al+ para los si#uientes casos: a b c d e
e5al trian#ular e5al sinusoidal e5al cuadrada e5al de (4+ anote adem-s las frecuencia y amplitud de la se5al modulante e5al de 4+ anote la frecuencia mínima y la frecuencia m-xima de la salida para 4.
CUESTIONARIO 1 2 3 4 5
!ara u0 sir'e un #enerador de formas de ondas o #enerador de funcionesN u0 es un oscilador electrónicoN u0 es el C/ 7399%N Cu-les son las 'entajas de usar el 7399% en este proyectoN Cu-les son las diferentes modalidades de operación posibles con este
proyectoN 6 7 8 9 10 11
u0 es la modulación de amplitud o (4N u0 es la modulación de frecuencia o 4 u0 es el ni'el offset cc de una se5alN !or u0 con'iene m-s usar una fuente de alimentación sim0tricaN Cómo se eli#e la se5al trian#ular o sinusoidal en el 7399%N La salida de onda cuadrada es compatible para aplicar a circuitos di#itales
22LN 12 Cómo se modifica la frecuencia de la se5al de salida del #eneradorN 13 Calcule teóricamente las frecuencias mínima y m-xima de operación
para cada ran#o. Compare sus resultados con los 'alores medidos. Cu-l es el efecto de 'ariar 31 sobre la forma de onda sinusoidalN )s 14 'isible este efectoN Cu-l es el efecto de 'ariar 311 sobre la forma d e onda sinusoidalN )s 15 'isible este efectoN 16 u0 es un protoboardN !or u0 usó primeramente un protoboard para el montaje del 17 circuitoN Describa el proceso de fabricación del circuito impreso. 18 Cu-l fue la m-xima dificultad ue encontró en la reali*ación de este 19 proyectoN Cómo puede mejorarse este proyecto+ u0 otras características 20 podrían a#re#-rseleN u0 es el osciloscopioN 21 )xpliue como se mide el periodo de una se5al usando el 22 osciloscopio.
23
)xpliue como se mide la frecuencia de una se5al usando el
osciloscopio. 24
)xpliue como se mide la amplitud pico a pico de una se5al usando
el osciloscopio. 25
)xpliue como saber si una se5al presenta un ni'el offset cc+ usando
el osciloscopio.
Generador de Funciones El Generador de Funciones –también llamado generador de señales o generador de audio- es, después del osciloscopio, uno de los instrumentos de laboratorio más útiles y necesario para realizar un análisis de las virtudes y defectos de la mayora de los circuitos electr!nicos "ue armamos#
Introducción El siguiente trabajo esta basado en un artículo publicado en la reista Ele!tor" en el a#o 1990 $%& de julio'agosto 1990( al cual se le i)ple)entaron algunas )odi*icaciones para adecuarlo a nuestras necesidades+ El e,uipo esta construido en base al popular circuito integrado -.8038/ ,ue la e)presa Ear lana al )ercado en junio del 97 en ree)plao del 8038 $ntersil( o)o su no)bre lo indica" un generador de *unciones es un e,uipo electrnico capas de generar se#ales de *or)a senoidal" triangular cuadrada" de par)etros ariables+ e puede e)plear un generador de este tipo en ensaos de laboratorio" tales co)o prueba calibracin de siste)as de audio" *iltros" pe,ue#os circuitos ,ue re,uieran una se#al patrn de entrada" etc+ Este generador de *unciones trabaja especí*ica)ente en un rengo de *recuencias ,ue an desde 1: ;asta 100!:" anc;o de banda ,ue abarca" por lejos" el rengo de *recuencias de audio+ or ulti)o presenta)os los resultados obtenidos+
Características generales
@ para eitar e*ectos indeseados( Estabilidad en a)plitud *recuencia" dos cosas etre)ada)ente i)portantes+ ual,uier e,uipo generador de se#ales" debe garantiar una a)plitud estable de la se#al" a sea dentro de una )is)a escala ariando la *recuencia" así co)o ta)bi=n al pasar de una escala a otra+ >or su parte" la *recuencia debe ta)bi=n )antenerse lo )as estable posible" durante todo el tie)po ,ue dure el trabajo con el e,uipo en di*erentes condiciones a)bientales $días de calor" con )uc;a ;u)edad" etc+(+
Características específicas e enu)eran a continuacin las características especí*icas" las cuales se pretenden satis*acer+ ●
For)as de onda de salidaA senoidal" cuadrada triangular
●
●
●
inealidad onda triangularA B 0+5C
●
Frecuencia de trabajoA 1: 100!:
● ●
/)plitud de la salidaA ariable ;asta 5 >roteccin contra cortocircuitoA i
Circuito integrado generador de señales: XR8038A El -.8038 es un generador de *or)as de onda de gran precisin" capas de producir se#ales senoidales" cuadradas triangulares con un n)ero )íni)o de co)ponentes ajustes+ >osee una alta estabilidad de la *recuencia ante las ariaciones de te)peratura $50 pp)D&( las ariaciones de la tensin de ali)entacin+ uenta ade)s con la posibilidad de realiar )odulacin en *recuencia $FH( por )edio de la ariacin de la tensin en uno de sus p ines $pin 8( as tres *or)as de onda generadas" estn disponibles al )is)o tie)po en di*erentes pines+
$aractersticas del integrado ●
@ajo corri)iento de *recuencia" 50 pp)D&
●
alida senoidal" triangular cuadrada al )is)o tie)po
●
@aja distorsin en onda senoidal" I 1C
●
/lta linealidad en onda triangular
●
/nc;o rango de *recuencia" 0+001: a 200!:
●
iclo de trabajo" 2C a 98C
●
@aja distorsin ariacin con la te)peratura /naliando el diagra)a en blo,ues proisto por el *abricante" en la ;oja de datos del -.8038 encontra)os lo siguienteA dos co)paradores" dos *uentes de corriente J1 J2" un *lip'*lop ,ue
selecciona la *uente de corriente J1 o J2" a)pli*icadores de salidas un conertidor de onda triangular a senoidal+ a tensin de ali)entacin puede ser de 10 a 30 si utilia)os *uente si)ple o K5 a K15 si usa)os *uente si)=trica+
%odo de funcionamiento& El *unciona)iento es )u si)ple" analiando el diagra)a en blo,ues pode)os er ,ue un condensador eterno es cargado descargado por las *uentes de corriente" la *uente de corriente J2 es conectada desconectada por el *lip'*lop" )ientras ,ue la *uente J1 esta *uncionando continua)ente+ uponiendo ,ue la *uente J2 este desconectada" el condensador es cargado con la corriente de la *uente de corriente J1" subiendo la tensin lineal)ente con el tie)po+ uando la tensin alcana un niel deter)inado" correspondiente a 2D3cc el co)parador 1 $o)p1( dispara el *lip'*lop ;ace ca)biar de estado a la *uente de corriente J2" esta *uente tiene una capacidad no)inal dos eces )aor ,ue J1" o sea 2" por lo ,ue el condesandor es descargado con una corriente neta por estar la *uente J2 en oposicin" con eso la tensin en bornes del condensador decrece lineal)ente con el tie)po+ uando la tensin de descarga llega a 1D3cc el co)parador 2 $o)p2( dispara nuea)ente el *lip'*lip" colocndolo en su estado original" iniciando nuea)ente el ciclo descrito+
$aractersticas de las formas de onda disponibles en la salida Lene)os disponibles tres *or)as de ondas bsicas" cuadrada" triangular sinusoidal+ on la con)utacin de las *uentes de corriente" obtene)os iguales tie)pos de carga descarga del capacitor " obteniendo así una *or)a de onda triangular si)=trica por el pin 3" si )ediante resistencias eternas )odi*ica)os los par)etros de las *uentes de corriente podre)os obtener tie)po distintos de carga descarga del capacitor" en ese caso a la salida tendre)os una *or)a de onda de diente de cierra+ a a)plitud de esta *or)a de onda es de 0+33supl+ i segui)os analiando el diagra)a del integrado" e)os ,ue a la salida del *lip'*lop tene)os una onda cuadrada" la )is)a esta disponible en el pin 9" nuea)ente" ariando los par)etros de las *uentes de corriente" pode)os obtener una *or)a de onda rectangular con un a)plio ciclo de trabajo" del 2C al 98C aproi)ada)ente+ a a)plitud para la onda cuadrada es 0+98 supl prctica)ente supl+ a *or)a de onda sinusoidal es creada a partir de la triangular" introduciendo la )is)a en una red alineal ,ue cu)ple la *uncin de conertidor triangular'senoidal+ Esta red *or)ada por un arreglo de transistores ,ue por )edio de aproi)aciones por seg)entos" nos proporciona una senoidal con un )i)o de distorsin de 3C a 100!:" lo cual es su*iciente para nuestros propsitos+ a salida senoidal esta disponible por el pin 2 con una a)plitud )i)a de 0+22supl+
NotaA En las *or)ulas puede ,ue encontre)os la epresin cc" entonces supl M cc o de igual )odo N las cuales corresponden" en este caso" a un alor de N15 '15 respectia)ente
Determinación de componentes principales En pri)er lugar elegi)os una *uente de ali)entacin si)=trica de K15 para ali)entar el -.8038 el a)pli*icador de salida L082+ El ajuste de *recuencia se realia )ediante el potenci)etro >1 la seleccin de escala )ediante la llae con)utadora 1 $O2(+ El ajuste de si)etría $ciclo de trabajo( se realia por )edio de >2 el de distorsin de la onda senoidal con >3 >4 o)o a)pli*icador de salida utiliare)os el integrado L082" el cual es un doble operacional" al pri)er operacional llega una de las *or)as de onda seleccionada a tra=s de 2 $O3'O4(" a la salida de este pri)er operacional se encuentra un diisor resistio" el cual *ue calculado para obtener di*erentes nieles de tensin" 5" 500) 5)" )ediante una llae 3 $O5'O6( se puede seleccionar uno de estos alores+ El potenci)etro >5 regula la a)plitud de la se#al >6 ajusta el niel de continua presenta en la salida+ El segundo operacional se utilia co)o integrador para suaiar los bordes de la *or)a de onda cuadrada+ El autor original del artículo en el cual nos basa)os para este trabajo eligi utiliar el pin 8 del integrado para lograr el barrido en *recuencia" lo cual nos pareci una buena eleccin lo adopta)os nosotros ta)bi=n+ a Labla 1 )uestra el juego de capacitares utiliados para obtener las di*erentes *recuencias
Paso
Frecuencia
Valor condensador
de Esquem a
1
1 – 10Hz
4.7µF
C5
2
10 – 100Hz
470nF
C4
3
1 – 1000Hz
47nF
C3
4
1 – 10Hz
4.7nF
C2
5
10 – 100Hz 470!F
C1 Labla 1
Estos condensadores a*ectan directa)ente la estabilidad en *recuencia calidad de se#al+ En lo posible ;an de utiliarse capacitores de la )ejor calidad posible" con buen diel=ctrico bajas perdidas+ /un así" buenos resultados se ;an logrado utiliando capacitores de poli=ster de tolerancias del 10C+ on respecto al capacitor 5" el cual es de gran alor" es coneniente eitar usar electrolíticos a ,ue estos poseen gran deria de su alor no)inal" 25C típica)ente a altas te)peraturas su *unciona)iento es aun peor" en su lugar se pueden usar capacitores de poli=ster si es ta)a#o no *uese una li)itacin+
/juste de si)etría para la onda senoidal+ / los ter)inales 12 1 se conectan unos potenci)etros de 100!P $>3 >4( ,ue son utiliados para corregir la si)etría de la onda senoidal" uno para cada se)iciclo+ Estos potenci)etros pueden ser del tipo preset $erticales u ;oriontales( o para una )ejor correccin se pueden usar potenci)etros tipo Qtri)podsR $)ultiueltas(+ a resistencia .5 colocada entre el pin 5 " de un alor ,ue puede oscilar entre 3+3HP ;asta unos 10HP" cua *inalidad es la de )ini)iar la ariacin de si)etría con la *recuencia+
ontrol de si)etria alculo de los operacionales+ /nterior)ente )enciona)os los alores de tensin disponible a la salida para cada *or)a de onda+ En la cuadrada tene)os una a)plitud de 15" 6+6 para la senoidal 10 para la triangular" todos pico a pico+ /daptare)os las ganancias de los a)pli*icadores para obtener co)o )i)o una tensin de 5+ En el caso de la senoidal" ,ue tene)os 6+6pp disponible" ,uere)os obtener 5 e*icaces $.H(
Esta ganancia esta deter)inada por .15 .9" *ijando arbitraria)ente .15 M 47!P" .9 serA
En el caso de la onda triangular" la relacin entre su alor pico el e*ica no es 1+41" pero para un calculo aproi)ado pode)os proceder de la )is)a )anera ,ue ;ici)os antes+
a onda cuadrada tiene una a)plitud de 15 ,ue se reduce a 5 por )edio del diisor resistio *or)ado por .14 .10 ,ue tienen una proporcin aproi)ada de 2A1 en este caso se re,uiere una ganancia de 1" con lo cual .10 asu)e el alor de 47!P igual ,ue .15 .14 tiene una alor de 100!P os condensadores 9 11 de 10pF siren para integrar el ruido de alta *recuencia ,ue este presente en la se#al generada+ / la salida del pri)er a)pli*icador" esta colocado un atenuador" ,ue se conecta a )asa por )edio de 3 resistencias+ El alor de estas no tiene )uc;a i)portancia" lo ,ue interesa es la relacin entre ellas+ e ;a adoptado una resistencia total de 20!P" diididas en .16 M 18!P" .17 M 1+8!P .18 M 200P" para seleccionar los di*erentes nieles de salida" 5" 500) 5)+ El con)utador 3 $O5'O6( selecciona el sector del atenuador adecuado" al cual luego le sigue un potenci)etro para obtener un ajuste lineal de la a)plitud" el alor del potenci)etro es de 47!P al igual ,ue la resistencia .19 en serie" esta resistencia esta ta)bi=n conectada a un diisor resistio" *or)ado por >6" .21 .22" por )edio del cual se puede ajustar el niel de continua de la se#al $o**set(+ El segundo operacional lo con*igura)os con una ganancia de uno" por lo ,ue acta solo co)o un adaptador de i)pedancia de salida su)ador de la se#al proeniente del pri)er operacional el niel de tensin de o**set ajustado con >6+ >ara obtener este alor de ganancia unidad" los alores de .19 .20 deben ser de 47!P al igual ,ue .23+ os alores de los de)s co)ponentes no son del todo críticos" pudiendo elegirse alores aproi)ados+
odificaciones implementadas .especto al dise#o original" la pri)er )odi*icacin ,ue ;e)os realiado *ue ,uitar los siguientes co)ponentesA <1" <2" S1" .8" .24" .25 O7" estos co)ponentes eran para poder ;acer una )odulacin de la onda cuadrada por )edio de una onda cuadrada de )enor *recuencia" obteni=ndose así un tren de pulsos+ a segunda )odi*icacin es co)entada en Q
Discusión de los resultados o!tenidos uando llea)os a cabo la construccin puesta a punto del generador" nos encontra)os ,ue el generador tenía una pe,ue#a distorsin en la onda senoidal triangular ,ue se puede er en la *oto de abajo+
Formas de onda" arri#a$ %orma de onda del &enerador cons'ruido" a#a(o$ %orma de onda del &enerador !a'r)n eendo la *ic;a t=cnica el articulo original" no pudi)os llegar a corregir ese proble)a" entonces decidi)os consultar por nternet a alguna otra persona ,ue ;ubiera trabajado anterior)ente con este integrado" llego a nuestro conoci)iento ,ue ese de*ecto era algo co)n en el integrado ,ue eso se debía a la *or)a en la ,ue esta construido el circuito interna)ente+ T ,ue este de*ecto desaparecía cuando se desconectaba la salida de la onda cuadrada" o sea cuando no se etraía nada de corriente de ese pin+ >or lo tanto" la nica solucin ,ue encontra)os para ese proble)a *ue colocar un pe,ue#o interruptor entre el pin 9 .10" de esta )anera" en *unciona)iento nor)al" la *or)a de onda cuadrada no esta presente" a )enos ,ue se encienda dic;o interruptor+
Diagramas" #otos" odelo terminado
Generador de Funciones Este )ontaje per)ite generar todo tipo de *or)as de onda de *or)a si)ple total)ente con*igurable+
aracterísticas t=cnicasA /li)entacinA onsu)oA oltaje )i)o de salidaA .ango de *recuenciasA For)as de VndaA
ND' 15 30)/ 14pp 1: a 100U: uadrada Lriangular enoidal B 1C 5
Lodo el instru)ento radica en el integrado 8038 el cual es un oscilador controlado por tensin+ Ta ,ue el niel de salida del integrado es *ijo para cada *or)a de onda se ;a incorporado otro circuito integrado *or)ado por dos a)pli*icadores operacionales de buena calidad cua *uncin es pri)era)ente *ijar la tensin de salida a 14pp para luego pasarla por una red resistia ,ue se encarga de entregar tres pasos de 5" 0+5 0+05 respectia)ente $seleccionable con 3(+ El ajuste *ino de esta tensin se e*ecta con el potenci)etro >3 el cual se reco)ienda sea )ultiueltas para darle )aor precisin al siste)a+ El ajuste de la distorsin se e*ecta por )edio de las resistencias ajustables ./2 ./3" siendo estas para )ontaje en circuito i)preso del tipo )ultiueltas+ El potenci)etro >2 per)ite ajustar la si)etría de la se#al" per)itiendo corregir pe,ue#os ca)bios causados por la tolerancia de los co)ponentes+ La)bi=n se lo puede e)plear para generar *or)as de onda de*or)adas co)o dientes de sierra pulsos ultra estrec;os+ El control de la *recuencia de salida se realia por )edio del selector 1" ,ue per)ite escoger entre rangos desde 1: ;asta 100U:" en )ltiplos de 10+ El potenci)etro >1 es el ajuste *ino de dic;a *recuencia+ La)bi=n es )u reco)endable usar uno )ultiueltas+ e pueden instalar )as capacitores un selector de )as posiciones para llegar ;asta un capacitor de 1000WF ,ue da la posibilidad de oscilar a 0+01:" aun,ue esto es poco usual ,ueda a gusto del ar)ador i)ple)entarlo o no+ El potenci)etro >3 es el control de a)plitud" el cual trabaja junto con 3 co)o selectora de escala o rango+ El selector 2 per)ite escoger la *or)a de onda a obtener siendo L triangular" senoidal cuadrada+ alibracin del e,uipoA Es una tarea si se ,uiere si)ple *cil de realiar incluso sin disponer de un osciloscopio+ ?na e conectada la tensin de ali)entacin co)probar ,ue =sta este en ND'15+ / continuacin se ajustar la si)etría de la onda+ i tiene osciloscopio ;a ,ue conectar las puntas a la *ic;a de salida del generador+ ?na e ,ue la *or)a de onda sea isible" de la a)plitud su*iciente co)o para )edirla" girar el cursor de >2 suae)ente ;asta ,ue la onda isualiada sea si)=trica+ En caso de no disponer de un osciloscopio dejar todas las resistencias ajustables en la posicin central+ El ajuste de la distorsin se e*ecta )ediante las resistencias ajustables ./2 ./3X la distorsin de )ide sobre la onda senoidal+ a obtencin de dic;a *or)a de onda se llea a cabo por aproi)acin lineal por tra)os" así ,ue podría ocurrir ,ue aparecan líneas rectasX si ./2 ./3 estn pri)as a su posicin central es *actible ,ue no se aprecien dic;as rectas+ >ara realiar una )ejor aproi)acin puede to)arse co)o )odelo la se#al seno de la tensin alterna de distribucin do)=stica+ Esto sie)pre cuando el osciloscopio sea de doble traa+ a tensin de o**'set se ajusta )ediante ./1+ >uede co)probarse la tensin e*ica de la onda seno con un oltí)etro+ :a ,ue colocar el selector 3 en la posicin 5 se )ide la tensin de la se#al en una *recuencia no )aor a 10U: para oltí)etros digitales o 100: para oltí)etros anlogos+ ariar ./1 ;asta ,ue la tensin )edida sea 5+ uego de esto el e,uipo estar correcta)ente calibrado listo para operar+
%ota de )ontajeA olocar el e,uipo en un gabinete )etlico para eitar ,ue inter*erencias eternas in*luan sobre el dese)pe#o del generador de *unciones 8038+
