PRÁCTICA No. 9 Osciladores

PRÁCTICA No. 9 Osciladores

Valles Rogelio, Díaz de León Iván, Larrañaga Omer, Hurtado Iván {A01379030, A01378923, A01371345, A01372867,}@itesm.mx Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey. ITESM CEM

Objetivo ​ — Implementar y analizar algunos osciladores y sus aplicaciones. ​Durante esta práctica se utilizaron tres Circuitos Integrados distintos. A través de ello se lograron construir osciladores y generadores de funciones. I. M​ATERIALES ● 1 LM555 ● 1 LM566 ● 1 C.I. XR-2206 ● Opams ● Resistencias ● Capacitores ● Todo el material de acuerdo al diseño II. M​ARCO​ T​EÓRICO El dispositivo 555 es un circuito integrado muy estable cuya función primordial es la de producir pulsos de temporización con una gran precisión y que, además, puede funcionar como oscilador. Sus características más destacables son: Temporización desde microsegundos hasta horas Modos de funcionamiento:

● Monoestable. ● Astable.

Aplicaciones:

● Temporizador. ● Oscilador. ● Divisor de frecuencia. ● Modulador de frecuencia. ● Generador de señales triangulares.

Astable: modo de oscilador, en el que se tiene una señal cuadrada de una determinada frecuencia, el LM555 se comporta de acuerdo a esta señal siempre. Existen distintas maneras de conectarse, no obstantelastresmásconocidasson las siguientes. Lo que cambia principalmente, es el uso de un distinto número de resistencias utilizadas.

Monoestable: modo de un solo estado, se le da el tiempo específico para que el LM555 se active sólo por ese determinado tiempo. Existen diversas formas de hacer que el

tiempo cambie a nuestro gusto, una de las más comunes es utilizando un Switch. A continuación se muestran 3 configuraciones monoestables. Cabe mencionar que la última figura es para una configuración monoestable no redisparable. III. D​ESCRIPCIÓN​ ​DE​ ​LA​ ​ACTIVIDAD

A) Circuito Multivibrador Astable. Oscilador Para esta primer parte, serequirióutilizarelcircuitointegrado LM555, se diseñó un circuito multivibrador astable donde la señal desalidadebíadetenerunafrecuenciade2.5kHzconun ciclo de trabajo del 70%.

Para esto, se tuvieron queobtenerciertasfórmulasconlasque se logró sacar los valores deseados de las resistencias y capacitores.

Una vez hecho esto, se observó laseñaldelosciloscopiopara afirmar el funcionamiento del circuito diseñado.

B) Oscilador Controlado por Voltaje (VCO) Para la segunda parte de esta práctica se tuvo queelegirentre dos esquemáticos que resuelven elproblemadeundetectorde humedad con el uso de un oscilador LM555. El esquemático que se eligió para la resolución es el siguiente:

Fig 1 . Circuito detector de humedad

Una vez elegido el esquemático y armado del mismo, se procede a escoger 3 osciladores vistos en la presentación y demostrar su funcionamiento.

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Para esta parte se eligieron los siguientes osciladores:

Fig 2 .Oscilador de relajación con amplificador operacional

Fig 3 . Oscilador en cuadratura

Fig 4 . Oscilador PWM Variable

Por último en esta segunda parte de la práctica se busca diseñar un detector de humedad utilizando solamente amplificadores operacionales.

C) Diseño de Generador de Funciones.

Para construir y diseñar el generador de funciones su optó por construir por separado cada circuito ya que el XR-2206 no se pudo simular en ningun paquete de simulación.

Se construyeron 4 generadores de funciones, Onda Triangular, Onda Senoidal, Onda de Rampa y Onda cuadrada cómo se muestra en la Fig 5,6,7 y 8.

Todos fueron construidos con un Oscilador o timer LM555

Fig 5 . Generador de Onda Triangular

Fig 6 . Generador de Onda Senoidal

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Fig 7 . Generador de Onda tipo Sierra o Rampa

Fig 8 . Generador de Onda Cuadrada IV. P​RESENTACIÓN​ ​Y​ ​MEDICIONES​ ​DE​ ​RESULTADOS​.

a) Circuito Multivibrador Astable. Oscilador

Fig 9. Circuito oscilador monoestable

Para los cálculos delasresistenciasR1yR2,primerotenemos que definir el valor de C, que lo fijamos en 10 nF. Una vez fijado este valor, procedemos a usar la ecuación que define la frecuencia mediante los valores de esos 3 componentes:

f = (1.44) C(R +2R ) a b

Para evitar confusiones, entendemos que: 1R = Ra 2R = Rb

Además tenemos las expresiones que definen el ciclo de trabajo en términos de estos componentes:

.693(R )Ct 1 = 0 a +Rb .693R Ct 2 = 0 b

Para utilizar estas ecuaciones,primerotenemosquedefinirlos tiempos y . Esto se hace con los datos solicitados en el t1 t2 problema. Si queremos una frecuencia de 2.5 kHz, tenemos que el periodo está definido entonces por:

sT = 1 2.5×103 = 4×10−4

Queremos que el ciclo de trabajo sea del 70%, por lo que tenemos que sacar el 70% del periodo para determinar el tiempo que busquemos que la señal esté en estado ​high ​ :

0.7)(4 ) .8 st 1 = ( ×10−4 = 2 ×10−4 0.3)(4 ) .2 st 2 = ( ×10−4 = 1 ×10−4

Teniendo estos valores, podemos empezar a calcular los valores de las resistencias.

0 FC = 1 ×10−9 .693R (10 )t 2 = 0 b ×10−9 1.2×10−4 (0.693)(10×10 ) −9 = Rb

7.316 kΩR b = 1

Teniendo el valor de la resistencia podemos obtener Rb fácilmente el valor de la resistencia despejando la primera Ra ecuación que definimos:

(17316)( 1.44) (2.5×10 )(10×10 ) 3 −9 −2 = Ra 2.968 kΩR a = 2

Con estos datos ya podemos armar el circuito.

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Fig 10. Simulación circuito oscilador monoestable

Fig 11. Resultados circuito oscilador monoestable

Podemos observar en la figura anterior, que la forma deonda corresponde a lo esperado, es una señal cuadrada con cierto ciclo de trabajo a una cierta frecuencia.

b) Oscilador Controlado por Voltaje (VCO)

Como se mencionó anteriormente se eligió el esquemático de la figura 1 y se simuló en Multisim y se obtuvo la siguiente equivalencia:

Fig 12. Simulación circuito detector de humedad

Se colocó una resistencia variable de 500kΩ para hacer la simulación de la resistencia que se obtendría entre las dos terminales ante la humedad.

Fig 13. Resultados detector de humedad a poca resistencia

En la figura anterior se puede observar los pulsossobreelled de detección de humedad ante, lo cualesloesperadoyaquea menos resistencia el oscilador empieza a trabajar.

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Fig 13. Resultados detector de humedad a alta resistencia

Ahora como se muestra en la figura anterior, podemos observar que a grandes resistencias el oscilador oscila a una distinta frecuencia, lo cual hace que el led dure más tiempo encendido yapagadoacomparacióndeloqueseobservóenla figura con poca resistencia.

Para la simulación del oscilador de relajación con amplificador operacional se decidió utilizar un capacitor de 0.1 µF y obtener una frecuencia de salida de 1kHz. Con los datos anteriores se procedió a calcular la resistencia R que se ve en la figura 2 del siguiente modo:

R = 1 C f ln(4) * *

Y se obtuvo una resistencia de: 7213Ω R = Se procedió a la simulación del circuito y se obtuvo el siguiente:

Fig 14. Simulación oscilador de relajación con amplificador operacional

Se colocó un osciloscopio y se obtuvo la siguiente gráfica:

Fig 15. Resultado de oscilador de relajación con amplificador operacional

En la figura anterior se

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