Generador De Funciones

Introducción.

El siguiente proyecto refleja los conocimientos y habilidades adquiridos durante el semestre, tanto para el diseño y elaboración de circuitos impresos, como para la implementación de los distintos dispositivos que utiliza este generador de funciones que se presenta en este reporte.

El proyecto presentado es un generador de funciones capaz de ofrecer a su salida tres tipos distintos de forma de onda, los cuales son: onda senoidal, onda triangular, onda cuadrada; también se agrego una salida independiente a estas tres, la cual entrega a la salida una señal cuadrada de norma TTL.

El diseño de este dispositivo tiene una etapa digital, la cual esta encargada de gestionar la selección de los distintos tipos de onda, así como su frecuencia. Esta etapa la hemos denominado selector digital, la cual, mediante componentes CMOS controlan un switcheo el cual es determinado por el usuario tanto para elegir el tipo de señal, como la escala de la frecuencia. También se incluyen tres potenciómetros, uno de ellos controla la amplitud de la forma de onda, el otro el nivel de DC, y el ultimo controla la frecuencia.

A continuación se presenta un diagrama a bloques con las etapas ya mencionadas.

El circuito seleccionador de forma de onda también esta conectado a un circuito encargado se seleccionar digitalmente el multiplicador de la frecuencia, de igual forma esta diseñado con componentes CMOS.

En las otras tres etapas se implementaron arreglos con diferentes configuraciones de amplificadores operacionales, por ejemplo el circuito que otorga la señal cuadrada, es un amplificador operacional en su configuración comparador por histéresis. El circuito que genera la señal triangular es un arreglo de dos amplificadores operacionales uno integrador, y otro en configuración por histéresis, que juntos hacen un oscilador, al mismo tiempo que entregan una señal triangular, en esta etapa s controla la frecuencia mediante un potenciómetro, y el factor de frecuencia se controla mediante un circuito digital.

Por ultimo la etapa que entrega la señal cuadrada es un amplificador operacional en configuración shunt, el cual es excitado por una señal triangular y a la salida entrega una señal cuadrada.

Estas etapas en cascada producen el efecto esperado, solo se controlan mediante un interruptor digital, las salidas que se desean utilizar. Cabe destacar que la etapa en la que se entrega una señal de norma TTL es independiente al control digital, solo en l etapa de interruptor, ero no es ajena a la etapa digital que selecciona el factor de frecuencia. Esta etapa es un comparador acotado que con un diodo zener de 5.1V.

En conjunto, estos elementos forman un un dispositivo capas de entregar cuatro tipos de señales, las cuales pueden ser modificadas en su frecuencia, y tres de la cuales pueden ajustarse su amplitud y nivel de referencia, o de DC.

Cálculos.

Oscilador

Se calculan la resistencia y los capacitores para obtener frecuencias de 1 a 10Hz y posteriormente al cambiar los capacitores se harán por múltiplos de 1, 10, 100, 1K, 10k, 100k.

f=1/RC

Proponiendo R=100Ω, despejando a C a una frecuencia de 10Hz

C=1/(f*R)=1/(10Hz*100Ω)=1000μF

Si colocamos un potenciómetro de 1KΩ la frecuencia mínima será:

f=1/RC=1/((100+1000)Ω*1000μF)=0.9Hz

Los capacitores serán los siguientes.

Multiplicador (Frecuencia) Capacitor (μF)

X1 1000

X10 100

X100 10

X1K 1

X10k 0.1

X100k 0.01

Cálculos para la fuente.

Debido a que el voltaje máximo del amplificador es de 6 volts la fuente de alimentación deberá ser dual de 12 volts

Para que el regulador pueda trabajar debe tener un voltaje de entrada mayor o igual a 12 volts en C.D.

VCD=15v

Por

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