esquema generadores 3 seales.docx.docx

NORMAS PARA LA PRESENTACIN DEL PROYECTO ELECTRNICO

1 La fecha lmite de presentacin del proyecto electrnico es coincidente con el da del examen final.2 Distribucin de puntajes: Proyecto electrnico:30 PUNTOS1 Circuito funciona OK : 10 Puntos (grupal)2 Presentacin circuito : 6 Puntos (grupal)3 Presentacin informe : 8 Puntos (individual)4 Alumno responde OK : 6 Puntos (individual)3 El proyecto electrnico puede realizarse en grupos, pero el informe sobre el mismo es individual y debe ser presentado escrito por computadora.4 No se aceptarn fotocopias ni copias de informes ajenos hechos por computadora o mquina de escribir. Informes idnticos o similares, hechos por computadora o mquina de escribir sern anulados. Proyectos electrnicos no hechos por los alumnos no sern considerados.5 El informe escrito deber ser presentado en una carpeta, constando de las siguientes partes: Cartula: con Nombre del Colegio Nombre del curso y especialidad Nombre de la materia Nombre del profesor Nombre del alumno Fecha. Desarrollo: Indroduccin: Para que sirve el presente Proyecto Partes del Proyecto electrnico Lista de componentes con sus correspondientes precios. Precio Total. Circuitos esquemticos (No se aceptarn dibujos manchados, ni mal hechos) Explicacin del funcionamiento de los circuitos Identificacin de los principales componentes del los circuitos junto con su funcin en los mismos Tabla con los resultados de mediciones realizadas sobre el circuito Respuestas al cuestionario Bibliografa: Nombre y autor del material usado.

PROYECTO ELECTRNICO:

Generador de 3 tipos de formas de onda: triangular, sinusoidal y cuadrada

PRESENTACIN:

El generador de funciones a ser construido debe constar, como mnimo con los siguientes controles externos. Pueden preverse conectores de entrada y salida adicionales para acomodar, por ejemplo, las entradas para modulacin de AM o FM o para separar las salidas de acuerdo a la forma de onda.

Figura 1: Presentacin externa del Generador de Funciones

6 No se aceptarn trabajos presentados despus de la fecha de entrega marcada INTRODUCCIN

Este proyecto consiste en un generador de formas de ondas o generador de funciones capaz de producir seales triangulares, sinusoidales y cuadradas, as como seales sinusoidales moduladas en AM (modulacin de amplitud) y FM (modulacin de frecuencia).

Este generador de formas de ondas se basa por completo en un nico CI monoltico, el XR-2206, y un nmero limitado de componentes pasivos de circuitos (resistencias, potencimetros, condensadores, interruptores, conectores, etc.). Antes de construir el modelo final del generador de formas de ondas los alumnos (con ayuda del profesor) debern experimentar con los diferentes modos de funcionamiento del XR2206 mediante el montaje de los circuitos en una matriz de prototipos o protoboard.

Este generador de funciones o de formas de ondas es un instrumento de laboratorio extremadamente verstil y til para el estudiante, para el ingeniero o para cualquier persona interesada en la electrnica. Su costo es apenas una fraccin del costo de generadores de funciones comerciales y profesionales disponibles hoy en da.

DESCRIPCIN GENERAL

El circuito bsico y los componentes externos necesarios para construir el generador de funciones de alta calidad se muestra en la figura 2. El circuito esta diseado para operar con una fuente de alimentacin nica de 12 V, o con una fuente dividida simtrica de 6 V. Para la mayora de las aplicaciones, la operacin con fuente simtrica es la preferida porque produce un nivel de salida c.c. casi igual al nivel del potencial de tierra (0 V). Durante los experimentos con el circuito probaremos tambin alimentarlo con bateras y con fuentes simtricas de 5 V y 8 V.

El circuito de la figura 2 provee 3 formas de ondas bsicas: seno, tringulo y rectangular o cuadrada. Existen 4 rangos de frecuencias que dan un rango total de frecuencia de 1 Hz a 100 KHz. En cada rango, la frecuencia puede ser finamente sintonizada por medio de un potencimetro (R13) en un rango de 100:1.

La salida sinusoidal o triangular puede variarse aproximadamente de 0 a 6 Vp-p desde una impedancia de 600W.

La salida de onda rectangular est disponible en la salida Sync Out del XR2206 y puede servir para sincronizar un osciloscopio o servir de entrada para circuitos lgicos.

CIRCUITO BSICO DEL GENERADOR DE 3 FORMAS DE ONDAS

Figura 2: Circuito esquemtico del generador de funciones

Rangos de frecuencia: el generador de funciones est diseado para operar sobre un rango de 4 rangos de frecuencias sobrepuestas:

1 Hza 100 Hzconecta C3= 1 mF10 Hz a1KHzconectaC4= 0,1 mF100Hza 10KHzconectaC5= 0,01 mF1KHza100KHzconectaC6= 0,001 mF

Estos rangos de frecuencias se seleccionan conectando condensadores de diferentes valores capacitivos (C3 a C6) entre las entradas TC1 y TC2 del XR2206, por medio del interruptor S1 rotativo de 1 polo 4 posiciones.

Precisin de la Frecuencia: la precisin de la frecuencia generada por el XR2206 es lograda por medio del resistor temporizador R y del condensador temporizador C, y est dada por:

R = R4 + R13C = C3 o C4 o C5 o C6, de acuerdo al rango de frecuencias seleccionado

La frmula de arriba es precisa dentro del 15 % en cualquier rango de frecuencia.

Salida sinusoidal y triangular: la amplitud de la salida sinusoidal o triangular es variable de 0 a 6 Vp-p. La amplitud es ajustada por el potencimetro R12 de la figura 2. En cualquier ajuste de amplitud, la amplitud de la salida triangular es aproximadamente el doble de la amplitud de la salida sinusoidal. La impedancia interna de salida es de 600W.

La seleccin de la forma de onda es realizada por medio del interruptor selector tringulo/seno, S2.

Distorsin de la seal sinusoidal: la distorsin armnica total (THD) de la onda sinusoidal es menor que el 1% en el rango de 10 Hz a 10 KHz y menor que el 3% sobre el rango de frecuencias completo.

La distorsin armnica total de un generador de onda sinusoidal nos indica la pureza de la forma de onda sinusoidal. Si logrramos una THD=0% significara que hemos logrado una seal sinusoidal perfecta.

Salida de onda cuadrada: el circuito de la figura 2 dispone de 2 salidas de onda cuadrada, con un ciclo de trabajo del 50%. La salida directa de Sync Out del XR2206 corresponde a la variacin completa (Vp-p) de la fuente de alimentacin. La salida a travs de la resistencia R6 (punto L) corresponde a la mitad superior de fuente de alimentacin.

Modulacin de frecuencia (barrido externo): la frecuencia de la seal de salida puede modularse o barrerse aplicando una tensin de control externa al terminal de barrido externo (punto I). Cuando no sea usado, terminal debe dejarse abierto. La tensin de circuito abierto de este terminal es de aproximadamente 3V por encima de la tensin negativa de alimentacin y su impedancia es de aproximadamente 1000W.

Modulacin de amplitud: la amplitud de la salida vara linealmente con la seal modulante aplicada a la entrada AM (punto Q de la figura 2). La amplitud de la salida alcanza su mnimo cuando la tensin de control AM se aproxima a la mitad del total de la tensin de la fuente de alimentacin. La fase de la seal de salida se invierte cuando la amplitud atraviesa su valor mnimo. El rango dinmico total es aproximadamente 55 dB (decibeles), con un rango de la tensin de control AM de 4 V con relacin a la mitad de la tensin total de la fuente de alimentacin. Cuando no se use, el terminal A debe ser dejado en abierto.

Fuente de alimentacin: las especificaciones para la fuente de alimentacin son como siguen: Fuente simtrica: 6V, 15 mA de corriente de carga Fuente nica: +12V, 15 mA de corriente de carga

Para la operacin con una fuente de alimentacin nica, deben usarse las resistencias de polarizacin R14 y R15, el punto de tierra GND debe dejarse flotante y el terminal (-) de la fuente debe conectarse a tierra (GND).

En la figura 3 se ilustran las recomendaciones para alimentacin por medio de una fuente simtrica o por medio de bateras.

Fuente de alimentacin simtrica, 6V regulados con diodos zener

Alimentacin simtrica con bateras de 6 V.

Figura 3.

Transformador T1: Primario 220 V Secundario 12.6 V 0,5 AD1 D4: 1N4001 o similarD5 D6: 1N4735 o similarR1 R2: 51W, W, 10%

La realizacin de la fuente de alimentacin corresponde al trabajo prctico de otro grupo, por lo que la informacin presentada aqu es a ttulo puramente informativo. Explicacin de controles del generador de funciones

1 Interruptor selector de rango de frecuencia, S1: en caso de necesitarse rangos de frecuencia adicionales, estos pueden agregarse usando un interruptor con ms posiciones. Adems, podra usarse una de las posiciones del interruptor S1 para apagar o encender el equipo, tal como se muestra en la figura 1. 2 Interruptor selector de la onda triangular/sinusoidal, S2: selecciona la salida de onda triangular o sinusoidal. Opcionalmente podemos hacer que este interruptor seleccione todas las opciones de ondas de salida, a saber: triangular, sinusoidal, cuadrada mxima amplitud y cuadrada mitad de amplitud. Esta es la opcin que deberamos elegir para realizar la salida tal como se muestra en la figura 1. Para lograr esto se deben introducir modificaciones en el circuito de la figura 2 que debern ser estudiadas y realizadas por los estudiantes.

Trimmers y potencimetros

3 Ajuste del nivel offset de CC, R9: es usado para ajustar el nivel cc de la onda triangular o sinusoidal. 0V

0V

2V

Seal con 0V de nivel offset cc Seal con 2V de nivel offset cc

Figura 4: Explicacin del concepto de nivel offset cc de una seal

4 Ajuste de la distorsin de la onda sinusoidal, R10: se usa para minimizar la THD de la salida sinusoidal. 5 Ajuste de la simetra de la onda sinusoidal, R11: se usa para optimizar la simetra de la salida sinusoidal. 6 Control de amplitud, R12: ajusta la amplitud de la salida triangular o sinusoidal. 7 Ajuste de frecuencia, R13: establece la frecuencia del oscilador para cualquier rango del ajuste del interruptor S1. Por lo tanto R13 sirve como sintonizador de frecuencia en un generador de formas de ondas convencional y vara la frecuencia del oscilador en un rango aproximado de 100:1.

LISTA DE MATERIALES

Condensadores C1, C2, C710mF/10V, electrolticos C31mF, no polar, 10%, de mylar C40,1mF, 10%, de mylar C50,01mF, 10%, de mylar C6 1000pF, 10%, de mylar Resistencias: R130KW, 1/4W, 10% R2100KW, 1/4W, 10% R3, R71KW, 1/4W, 10% R49KW, 1/4W, 10% R5, R65KW, 1/4W, 10% R8300KW, 1/4W, 10% RX62KW, 1/4W, 10% (RX puede eliminarse para mxima salida) R14, R155.1KW, 1/4W, 10% (Usados en aplicaciones con fuente cc nica) Potencimetros: R91MW, 1/4W, trimpot R101KW, 1/4W, trimpot R1125KW, 1/4W, trimpot R1250 KW, control de amplitud lineal R131MW, control de frecuencia, audio taper Interruptores o switches: S1Interruptor rotativo de 1 polo y 5 posiciones (1 para On/Off) S2Interruptor SPST, deslizante Otros: Materiales necesarios para la terminacin adecuada del proyecto: caja de proyecto, knobs, conductores, terminales, conectores, leds

ETAPAS DEL PROYECTO

1 Compra de los elementos de la lista de materiales 2 Estudio de los requerimientos y de la teora de funcionamiento 3 Montaje del circuito sobre protoboard y prueba de los distintos modos de funcionamiento 4 Diagramas de montaje final en caja de proyecto 5 Compra de materiales necesarios para el montaje final 6 Realizacin de la placa de circuito impreso (PCB) 7 Montaje de los componentes sobre la PCB y terminacin de la construccin del proyecto 8 Mediciones de las especificaciones caractersticas en los distintos modos de funcionamiento 9 Realizacin del informe 10 Examen

MEDICIONES MNIMAS A REALIZAR

Instrumentos de medicin a utilizar:

1 Multmetro digital o analgico 2 Osciloscopio

Mediciones

Para cada rango de frecuencia seleccionado, mida:

Modo OperacinFrec.Mnima (Hz)Frec.Mxima (Hz)Vp-p mnimaVp-p mxima

Triangular

Sinusoidal

Cuadrada mx.

Cuadrada

Modo OperacinNivel cc offset mn. (V)Nivel cc offset mx. (V)

Triangular

Sinusoidal

Formas de ondas

Dibuje la forma de onda para la seal triangular tal como se la ve en el osciloscopio. Anote los valores mximos y mnimos de la amplitud de la tensin de salida, as como el perodo medido y la frecuencia calculada de la seal, para los siguientes casos:

a Seal triangularb Seal sinusoidalc Seal cuadradad Seal de AM, anote adems las frecuencia y amplitud de la seal modulantee Seal de FM, anote la frecuencia mnima y la frecuencia mxima de la salida para FM.

CUESTIONARIO

1 Para qu sirve un generador de formas de ondas o generador de funciones?2 Qu es un oscilador electrnico?3 Qu es el CI XR2206?4 Cules son las ventajas de usar el XR2206 en este proyecto?5 Cules son las diferentes modalidades de operacin posibles con este proyecto?6 Qu es la modulacin de amplitud o AM?7 Qu es la modulacin de frecuencia o FM8 Qu es el nivel offset cc de una seal?9 Por qu conviene ms usar una fuente de alimentacin simtrica?10 Cmo se elige la seal triangular o sinusoidal en el XR2206?11 La salida de onda cuadrada es compatible para aplicar a circuitos digitales TTL?12 Cmo se modifica la frecuencia de la seal de salida del generador?13 Calcule tericamente las frecuencias mnima y mxima de operacin para cada rango. Compare sus resultados con los valores medidos.14 Cul es el efecto de variar R10 sobre la forma de onda sinusoidal? Es visible este efecto?15 Cul es el efecto de variar R11 sobre la forma de onda sinusoidal? Es visible este efecto?16 Qu es un protoboard?17 Por qu us primeramente un protoboard para el montaje del circuito?18 Describa el proceso de fabricacin del circuito impreso.19 Cul fue la mxima dificultad que encontr en la realizacin de este proyecto?20 Cmo puede mejorarse este proyecto, qu otras caractersticas podran agregrsele?21 Qu es el osciloscopio?22 Explique como se mide el periodo de una seal usando el osciloscopio.23 Explique como se mide la frecuencia de una seal usando el osciloscopio.24 Explique como se mide la amplitud pico a pico de una seal usando el osciloscopio.25 Explique como saber si una seal presenta un nivel offset cc, usando el osciloscopio.

Generador de Funciones

El Generador de Funciones tambin llamado generador de seales o generador de audio- es, despus del osciloscopio, uno de los instrumentos de laboratorio ms tiles y necesario para realizar un anlisis de las virtudes y defectos de la mayora de los circuitos electrnicos que armamos.

IntroduccinEl siguiente trabajo esta basado en un artculo publicado en la revista Elektor, en el ao 1990 (N de julio-agosto 1990) al cual se le implementaron algunas modificaciones para adecuarlo a nuestras necesidades. El equipo esta construido en base al popular circuito integrado XR8038A que la empresa Exar lanza al mercado en junio del 97 en reemplazo del ICL8038 (Intersil)Como su nombre lo indica, un generador de funciones es un equipo electrnico capas de generar seales de forma senoidal, triangular y cuadrada, de parmetros variables. Se puede emplear un generador de este tipo en ensayos de laboratorio, tales como prueba y calibracin de sistemas de audio, filtros, pequeos circuitos que requieran una seal patrn de entrada, etc.Este generador de funciones trabaja especficamente en un rengo de frecuencias que van desde 1Hz hasta 100kHz, ancho de banda que abarca, por lejos, el rengo de frecuencias de audio.Dentro de las funciones que podemos encontrar en cualquier generador estn, control de frecuencia, amplitud, simetra, rango de barrido y nivel de offset de DC.Cabe aclarar, q en este artculo no presentaremos todas las formulas y los clculos, ya que se encuentran desarrolladas por el autor en el artculo original, adems, en la ficha tcnica del integrado tambin se pueden encontrar todos los clculos y dems especificaciones para realizar cambios en el diseo aqu presentado, es decir, en este articulo, nos limitamos a realizar el diseo ya calculado y ponerlo a prueba para ver si cumple con todas las especificaciones prometidas y en caso de ser necesarias, introduciremos algunas modificaciones. Por ultimo presentamos los resultados obtenidos. Caractersticas generalesDebido a la gran cantidad de posibles usos que podamos darle a nuestro generador, este debe poder satisfacer ciertas necesidades bsicas, tales como las enunciadas a continuacin.Un amplio rango de frecuencias, el cual estar forzosamente limitado a lo que nuestras aplicaciones ms comunes requieran. Elegir un rango de frecuencias demasiado grande implicara un coste mas elevado, ya que se deberan utilizar materiales y componentes de mayor calidad y una consecuente complicacin del diseo de nuestro circuito (por ejemplo, en frecuencias muy elevadas, se debe tener cuidado hasta el diseo del PCB para evitar efectos indeseados)Estabilidad en amplitud y frecuencia, dos cosas extremadamente importantes. Cualquier equipo generador de seales, debe garantizar una amplitud estable de la seal, ya sea dentro de una misma escala y variando la frecuencia, as como tambin al pasar de una escala a otra. Por su parte, la frecuencia debe tambin mantenerse lo mas estable posible, durante todo el tiempo que dure el trabajo con el equipo y en diferentes condiciones ambientales (das de calor, con mucha humedad, etc.). Caractersticas especficasSe enumeran a continuacin las caractersticas especficas, las cuales se pretenden satisfacer. Formas de onda de salida: senoidal, cuadrada y triangular Distorsin de la senoide: < 1% Desviacin de la frecuencia < 100 ppm/C Linealidad onda triangular: < 0.5% Frecuencia de trabajo: 1Hz 100kHz Amplitud de la salida: Variable hasta 5V Proteccin contra cortocircuito: Si

Circuito integrado generador de seales: XR8038AEl XR8038 es un generador de formas de onda de gran precisin, capas de producir seales senoidales, cuadradas y triangulares con un nmero mnimo de componentes y ajustes. Posee una alta estabilidad de la frecuencia ante las variaciones de temperatura (50 ppm/C) y las variaciones de la tensin de alimentacin.Cuenta adems con la posibilidad de realizar modulacin en frecuencia (FM) por medio de la variacin de la tensin en uno de sus pines (pin 8)Las tres formas de onda generadas, estn disponibles al mismo tiempo en diferentes pines.

Caractersticas del integrado Bajo corrimiento de frecuencia, 50 ppm/C Salida senoidal, triangular y cuadrada al mismo tiempo Baja distorsin en onda senoidal, 1% Alta linealidad en onda triangular Ancho rango de frecuencia, 0.001Hz a 200kHz Ciclo de trabajo, 2% a 98% Baja distorsin y variacin con la temperaturaAnalizando el diagrama en bloques provisto por el fabricante, en la hoja de datos del XR8038 encontramos lo siguiente: dos comparadores, dos fuentes de corriente #1 y #2, un flip-flop que selecciona la fuente de corriente #1 o #2, amplificadores de salidas y un convertidor de onda triangular a senoidal.La tensin de alimentacin puede ser de 10V a 30V si utilizamos fuente simple o 5V a 15V si usamos fuente simtrica.

Modo de funcionamiento:El funcionamiento es muy simple, analizando el diagrama en bloques podemos ver que un condensador externo C es cargado y descargado por las fuentes de corriente, la fuente de corriente #2 es conectada y desconectada por el flip-flop, mientras que la fuente #1 esta funcionando continuamente. Suponiendo que la fuente #2 este desconectada, el condensador es cargado con la corriente I de la fuente de corriente #1, subiendo la tensin linealmente con el tiempo. Cuando la tensin alcanza un nivel determinado, correspondiente a 2/3Vcc el comparador 1 (Comp1) dispara el flip-flop y hace cambiar de estado a la fuente de corriente #2, esta fuente tiene una capacidad nominal dos veces mayor que #1, o sea 2I, por lo que el condesandor C es descargado con una corriente neta I por estar la fuente #2 en oposicin, con eso la tensin en bornes del condensador decrece linealmente con el tiempo. Cuando la tensin de descarga llega a 1/3Vcc el comparador 2 (Comp2) dispara nuevamente el flip-flip, colocndolo en su estado original, iniciando nuevamente el ciclo descrito.

Caractersticas de las formas de onda disponibles en la salidaTenemos disponibles tres formas de ondas bsicas, cuadrada, triangular y sinusoidal.Con la conmutacin de las fuentes de corriente, obtenemos iguales tiempos de carga y descarga del capacitor C, obteniendo as una forma de onda triangular simtrica por el pin 3, si mediante resistencias externas modificamos los parmetros de las fuentes de corriente podremos obtener tiempo distintos de carga y descarga del capacitor, en ese caso a la salida tendremos una forma de onda de diente de cierra. La amplitud de esta forma de onda es de 0.33xVsuply.Si seguimos analizando el diagrama del integrado, vemos que a la salida del flip-flop tenemos una onda cuadrada, la misma esta disponible en el pin 9, nuevamente, variando los parmetros de las fuentes de corriente, podemos obtener una forma de onda rectangular con un amplio ciclo de trabajo, del 2% al 98% aproximadamente. La amplitud para la onda cuadrada es 0.98x Vsuply prcticamente Vsuply.La forma de onda sinusoidal es creada a partir de la triangular, introduciendo la misma en una red alineal que cumple la funcin de convertidor triangular-senoidal. Esta red formada por un arreglo de transistores que por medio de aproximaciones por segmentos, nos proporciona una senoidal con un mximo de distorsin de 3% a 100kHz, lo cual es suficiente para nuestros propsitos. La salida senoidal esta disponible por el pin 2 con una amplitud mxima de 0.22xVsuply.Nota: En las formulas puede que encontremos la expresin Vcc, entonces Vsuply = Vcc o de igual modo +V y V las cuales corresponden, en este caso, a un valor de +15V y -15V respectivamenteDeterminacin de componentes principalesEn primer lugar elegimos una fuente de alimentacin simtrica de 15V para alimentar el XR8038 y el amplificador de salida TL082.El ajuste de frecuencia se realiza mediante el potencimetro P1 y la seleccin de escala mediante la llave conmutadora L1 (J2). El ajuste de simetra (ciclo de trabajo) se realiza por medio de P2 y el de distorsin de la onda senoidal con P3 y P4Como amplificador de salida utilizaremos el integrado TL082, el cual es un doble operacional, al primer operacional llega una de las formas de onda seleccionada a travs de L2 (J3-J4), a la salida de este primer operacional se encuentra un divisor resistivo, el cual fue calculado para obtener diferentes niveles de tensin, 5V, 500mV y 5mV, mediante una llave L3 (J5-J6) se puede seleccionar uno de estos valores. El potencimetro P5 regula la amplitud de la seal y P6 ajusta el nivel de continua presenta en la salida.El segundo operacional se utiliza como integrador para suavizar los bordes de la forma de onda cuadrada.El autor original del artculo en el cual nos basamos para este trabajo eligi utilizar el pin 8 del integrado para lograr el barrido en frecuencia, lo cual nos pareci una buena eleccin y lo adoptamos nosotros tambin.La Tabla 1 muestra el juego de capacitares utilizados para obtener las diferentes frecuencias

PasoFrecuenciaValor de condensadorEsquema

11 10Hz4.7FC5

210 100Hz470nFC4

31 1000Hz47nFC3

41 10kHz4.7nFC2

510 100kHz470pFC1

Tabla 1

Estos condensadores afectan directamente la estabilidad en frecuencia y calidad de seal. En lo posible han de utilizarse capacitores de la mejor calidad posible, con buen dielctrico y bajas perdidas. Aun as, buenos resultados se han logrado utilizando capacitores de polister de tolerancias del 10%. Con respecto al capacitor C5, el cual es de gran valor, es conveniente evitar usar electrolticos ya que estos poseen gran deriva de su valor nominal, 25% tpicamente y a altas temperaturas su funcionamiento es aun peor, en su lugar se pueden usar capacitores de polister si es tamao no fuese una limitacin.Ajuste de simetra para la onda senoidal. A los terminales 12 y 1 se conectan unos potencimetros de 100k (P3 y P4) que son utilizados para corregir la simetra de la onda senoidal, uno para cada semiciclo. Estos potencimetros pueden ser del tipo preset (verticales u horizontales) o para una mejor correccin se pueden usar potencimetros tipo trimpods (multivueltas).La resistencia R5 colocada entre el pin 5 y V, de un valor que puede oscilar entre 3.3M hasta unos 10M, cuya finalidad es la de minimizar la variacin de simetra con la frecuencia.

Control de simetria

Calculo de los operacionales. Anteriormente mencionamos los valores de tensin disponible a la salida para cada forma de onda. En la cuadrada tenemos una amplitud de 15V, 6.6V para la senoidal y 10V para la triangular, todos pico a pico. Adaptaremos las ganancias de los amplificadores para obtener como mximo una tensin de 5V.En el caso de la senoidal, que tenemos 6.6Vpp disponible, y queremos obtener 5V eficaces (RMS)

Esta ganancia esta determinada por R15 y R9, fijando arbitrariamente R15 = 47k, R9 ser:

En el caso de la onda triangular, la relacin entre su valor pico y el eficaz no es 1.41, pero para un calculo aproximado podemos proceder de la misma manera que hicimos antes.

La onda cuadrada tiene una amplitud de 15V que se reduce a 5V por medio del divisor resistivo formado por R14 y R10 que tienen una proporcin aproximada de 2:1 en este caso se requiere una ganancia de 1, con lo cual R10 asume el valor de 47k igual que R15 y R14 tiene una valor de 100kLos condensadores C9 y C11 de 10pF sirven para integrar el ruido de alta frecuencia que este presente en la seal generada.A la salida del primer amplificador, esta colocado un atenuador, que se conecta a masa por medio de 3 resistencias. El valor de estas no tiene mucha importancia, lo que interesa es la relacin entre ellas. Se ha adoptado una resistencia total de 20k, divididas en R16 = 18k, R17 = 1.8k y R18 = 200, para seleccionar los diferentes niveles de salida, 5V, 500mV y 5mV.El conmutador L3 (J5-J6) selecciona el sector del atenuador adecuado, al cual luego le sigue un potencimetro para obtener un ajuste lineal de la amplitud, el valor del potencimetro es de 47k al igual que la resistencia R19 en serie, esta resistencia esta tambin conectada a un divisor resistivo, formado por P6, R21 y R22, por medio del cual se puede ajustar el nivel de continua de la seal (offset).El segundo operacional lo configuramos con una ganancia de uno, por lo que acta solo como un adaptador de impedancia de salida y sumador de la seal proveniente del primer operacional y el nivel de tensin de offset ajustado con P6.Para obtener este valor de ganancia unidad, los valores de R19 y R20 deben ser de 47k al igual que R23.Los valores de los dems componentes no son del todo crticos, pudiendo elegirse valores aproximados.Modificaciones implementadasRespecto al diseo original, la primer modificacin que hemos realizado fue quitar los siguientes componentes: D1, D2, Q1, R8, R24, R25 y J7, estos componentes eran para poder hacer una modulacin de la onda cuadrada por medio de una onda cuadrada de menor frecuencia, obtenindose as un tren de pulsos.La segunda modificacin es comentada en Discusin de los resultados obtenidos

Discusin de los resultados obtenidosCuando llevamos a cabo la construccin y puesta a punto del generador, nos encontramos que el generador tena una pequea distorsin en la onda senoidal y triangular que se puede ver en la foto de abajo.

Formas de onda; arriba: forma de onda del generador construido; abajo: forma de onda del generadorpatrn

Leyendo la ficha tcnica y el articulo original, no pudimos llegar a corregir ese problema, entonces decidimos consultar por Internet a alguna otra persona que hubiera trabajado anteriormente con este integrado, llego a nuestro conocimiento que ese defecto era algo comn en el integrado y que eso se deba a la forma en la que esta construido el circuito internamente. Y que este defecto desapareca cuando se desconectaba la salida de la onda cuadrada, o sea cuando no se extraa nada de corriente de ese pin.Por lo tanto, la nica solucin que encontramos para ese problema fue colocar un pequeo interruptor entre el pin 9 y R10, de esta manera, en funcionamiento normal, la forma de onda cuadrada no esta presente, a menos que se encienda dicho interruptor.

Diagramas, Fotos, Modelo terminado

Generador de Funciones

Este montaje permite generar todo tipo de formas de onda de forma simple y totalmente configurable.

Caractersticas tcnicas:Alimentacin:+/- 15V

Consumo:30mA

Voltaje mximo de salida:14Vpp

Rango de frecuencias:1Hz a 100KHz

Formas de Onda:CuadradaTriangularSenoidal

Distorsin:< 1%

Rangos:5

Todo el instrumento radica en el integrado ICL8038 el cual es un oscilador controlado por tensin. Ya que el nivel de salida del integrado es fijo para cada forma de onda se ha incorporado otro circuito integrado formado por dos amplificadores operacionales de buena calidad cuya funcin es primeramente fijar la tensin de salida a 14Vpp para luego pasarla por una red resistiva que se encarga de entregar tres pasos de 5V, 0.5V y 0.05V respectivamente (seleccionable con S3). El ajuste fino de esta tensin se efecta con el potencimetro P3 el cual se recomienda sea multivueltas para darle mayor precisin al sistema. El ajuste de la distorsin se efecta por medio de las resistencias ajustables RA2 y RA3, siendo estas para montaje en circuito impreso y del tipo multivueltas. El potencimetro P2 permite ajustar la simetra de la seal, permitiendo corregir pequeos cambios causados por la tolerancia de los componentes. Tambin se lo puede emplear para generar formas de onda deformadas como dientes de sierra y pulsos ultra estrechos. El control de la frecuencia de salida se realiza por medio del selector S1, que permite escoger entre rangos desde 1Hz hasta 100KHz, en mltiplos de 10. El potencimetro P1 es el ajuste fino de dicha frecuencia. Tambin es muy recomendable usar uno multivueltas. Se pueden instalar mas capacitores y un selector de mas posiciones para llegar hasta un capacitor de 1000F que da la posibilidad de oscilar a 0.01Hz, aunque esto es poco usual queda a gusto del armador implementarlo o no. El potencimetro P3 es el control de amplitud, el cual trabaja junto con S3 como selectora de escala o rango. El selector S2 permite escoger la forma de onda a obtener siendo T triangular, S senoidal y C cuadrada. Calibracin del equipo:Es una tarea si se quiere simple y fcil de realizar incluso sin disponer de un osciloscopio. Una vez conectada la tensin de alimentacin comprobar que sta este en +/-15V. A continuacin se ajustar la simetra de la onda. Si tiene osciloscopio hay que conectar las puntas a la ficha de salida del generador. Una vez que la forma de onda sea visible, de la amplitud suficiente como para medirla, girar el cursor de P2 suavemente hasta que la onda visualizada sea simtrica. En caso de no disponer de un osciloscopio dejar todas las resistencias ajustables en la posicin central. El ajuste de la distorsin se efecta mediante las resistencias ajustables RA2 y RA3; la distorsin de mide sobre la onda senoidal. La obtencin de dicha forma de onda se lleva a cabo por aproximacin lineal por tramos, as que podra ocurrir que aparezcan lneas rectas; si RA2 y RA3 estn prximas a su posicin central es factible que no se aprecien dichas rectas. Para realizar una mejor aproximacin puede tomarse como modelo la seal seno de la tensin alterna de distribucin domstica. Esto siempre y cuando el osciloscopio sea de doble traza. La tensin de off-set se ajusta mediante RA1. Puede comprobarse la tensin eficaz de la onda seno con un voltmetro. Hay que colocar el selector S3 en la posicin 5V y se mide la tensin de la seal en una frecuencia no mayor a 10KHz para voltmetros digitales o 100Hz para voltmetros anlogos. Variar RA1 hasta que la tensin medida sea 5V. Luego de esto el equipo estar correctamente calibrado y listo para operar. Nota de montaje:Colocar el equipo en un gabinete metlico para evitar que interferencias externas influyan sobre el desempeo del generador de funciones ICL8038.