Generador Electronico De Funciones

Generador de funciones

Este instrumento fue realizado por su amplia utilidad al diseñar y reparar con el mismo, ecualizadores, amplificadores, filtros, etc (además de calibrar sistemas de audio).

Todos estos usos son posibles por el propio funcionamiento de un generador de funciones: produce ondas senoidales, cuadradas y triangulares (las señales rectangulares sirven para el analizar circuitos lógicos, distorsiones en los amplificadores, inyección de señales en radios, etc. Las señales que son senoidales sirven probar amplificadores de audio, filtros, ecualizadores, etc. Las señales triangulares sirven para probar distorsiones en equipos de audio, etc.).

Los generadores de señales que se usan en electrónica se pueden clasificar en dos tipos: generadores de audio y generadores de radiofrecuencia; los primeros tienen un rango desde 0.1 Hz hasta 1 MHz, y los de radiofrecuencia cubren un rango de 100 kHz hasta 300 MHz. El generador que se va a construir en este proyecto es del primer tipo, solo que en este caso el rango es de 1 Hz a 1MHz.

DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO

Este equipo se encuentra basado en el funcionamiento del circuito integrado XR 2206, que es un generador de funciones monolítico (esto significa que este circuito integrado esta hacho dentro de una pastilla semiconductora, es lo que nosotros denominamos chip) que tiene la capacidad de generar una gran cantidad de formas de ondas diferentes muy estables comparadas con otras que son realizadas por otros métodos, como por ejemplo con el circuito integrado XR 8038, con el XR 2209; y también se pueden producir señales mediante el circuito integrado 555 (se puede hacer un multivibrador astable). En este proyecto, además fue utilizado un amplificador operacional: en este caso fue el LM 318 (pero también se pueden usar otros como el LM 741, aunque genera mayor distorsión al llegar a frecuencias elevadas).

Este generador entrega tres formas de ondas básicas: triangular, seno y cuadrada. Para elegir entre onda seno y triangular, se realiza el cambio mediante un interruptor. La onda cuadrada siempre se encuentra disponible.

Este equipo consta de dos potenciómetros que controlan la amplitud de la salida de cada onda, y además posee otros potenciómetros para poder optimizar la forma de onda y la simetría de las señales que fueron generadas. También posee un selector de atenuación (se denomina atenuación de una señal, sea esta acústica, eléctrica u óptica, a la pérdida de potencia sufrida por la misma al transitar por cualquier medio de transmisión), que permite atenuar la amplitud de señal obtenida entre 20 dB y 0 dB; además de poseer un control de offset, que facilita variar el nivel de continua.

Este equipo cuenta con seis escalas de frecuencia que se pueden seleccionar mediante una llave selectora de 6 posiciones. Es alimentado por la red pública, siempre y cuando la misma sea de 220V, todo esto debido a la fuente simétrica que tiene en su interior dE +-12 V.

Especificaciones del equipo

Generador de funciones con salida seleccionable: senoidal, triangular y cuadrada.

Rango de frecuencia: de 1Hz a 1MHZ

Escalas: 1Hz--- 10 Hz

10 Hz ---100 Hz

100 Hz ---1K Hz

1K Hz ---10K Hz

10K Hz ---100K Hz

100K Hz ---1MHz

INFORMACIÓN TECNOLÓGICA

Generador de señales

Un generador de señales es un dispositivo electrónico de laboratorio que genera patrones de señales periódicas o no periódicas ya sea de forma analógica o digital. Se emplea normalmente en el diseño, test y reparación de dispositivos electrónicos.

Hay diferentes tipos de generadores de señales según sean los propósitos y aplicaciones. Tradicionalmente los generadores de señales eran dispositivos estáticos que apenas se podían configurar, pero en la actualidad permiten la conexión y control desde un PC. Con lo que pueden ser controlados mediante software hecho a tamaño según a que sea aplicado.

Un generador de funciones es un instrumento que genera diferentes formas de onda, donde las frecuencias son ajustables en un amplio rango. Las salidas más usuales son ondas senoidales, triangulares, cuadradas y diente de sierra. Las frecuencias de dichas ondas pueden ser ajustadas desde una fracción de Hertz hasta varios cientos de kilo Hertz.

Las diferentes salidas del generador se pueden obtener de manera simultánea. Como por ejemplo, proporcionando una sola cuadrada para medir si un sistema de audio es lineal, la salida en diente de sierra simultánea se puede usar para alimentar a un amplificador de deflexión horizontal de un osciloscopio (con el cual se pueden observar los resultados de forma gráfica). Otra de las características importantes de un generador de función es la capacidad de fijar la fase de una fuente externa de señales. Este instrumento puede fijar la fase de un generador de funciones con una armónica (una armónica es el componente de una señal periódica en el dominio del tiempo, donde la frecuencia de la misma es múltiplo de la frecuencia fundamental de dicha señal periódica) de una onda senoidal del otro generador. Mediante el ajuste de fase y amplitud de las armónicas permite generar casi cualquier onda obteniendo la suma de la frecuencia fundamental generada por un generador de funciones de los instrumentos y la armónica generada por el otro. El generador de funciones puede proporcionar ondas a muy bajas frecuencias (la frecuencia baja de un oscilador RC es limitada). Este generador entrega ondas senoidales, triangulares y cuadradas con un rango de frecuencias de 1 Hz hasta 1MHz. El control de frecuencia se encuentra dado por el selector de frecuencia en el panel frontal del gabinete o también se puede controlar por un voltaje de control que sea aplicado externamente. El voltaje de control de frecuencia regula dos fuentes de corriente.

La fuente de corriente que se encuentra en el interior aplica una corriente constante al integrado, un incremento o decremento de la corriente aplicada por la fuente de corriente aumenta o disminuye la pendiente del voltaje de salida.

El voltaje a la salida del integrado (el que sale de la pata 2) tiene forma de onda triangular donde la frecuencia se encuentra dada por la magnitud de la corriente aplicada por las fuentes de corriente constante. Otra onda de salida se deriva de la onda triangular, que es sintetizada en onda senoidal por una red de diodos y resistencias. En ese circuito la pendiente de la onda triangular se altera a medida que su amplitud cambia resultado una onda senoidal con menos del 1% de distorsión (dato teórico). El voltaje que sale de la pata 11, tiene forma de onda cuadrada, y siempre se encuentra disponible.

El circuito de salida (en la onda seno y triangular) de este instrumento consiste de un amplificador (con el LM318, que es un amplificador operacional: este componente es un dispositivo lineal que tiene la capacidad de manejar señales desde f=0 Hz hasta una frecuencia definida por el fabricante, que en este caso es de 15MHz, tiene además limites de señal que van desde el orden de los nV, hasta unas docenas de volts. Los amplificadores operacionales se caracterizan por su entrada diferencial y una ganancia muy alta, generalmente mayor que 105 equivalentes a 100dB) que proporcione una salida simultánea seleccionada individualmente de cualquiera de las dos formas de onda.

El rango de frecuencia generada por el XR2206 se encuentra determinado por el valor del condensador conectado entre las patas 5 y 6. La selección del rango de frecuencia del generador se logra mediante el selector de 6 posiciones (a causa que el mismo se encuentra conectado a la pata 5 y a los seis condensadores que salen de la pata 6, con los cuales se varía el rango de frecuencia). Con este elemento se cambia la capacidad que en cada momento está presente entredichas patas, consiguiéndose así variar el rango de frecuencia. Al usar un conmutador de 6 posiciones serán 6 los rangos de frecuencia disponibles. Estos rangos son 1Hz a 10Hz, 10Hz a 100Hz, 100Hz a 1kHz, 1kHz a 10kHz, 10kHz a 100kHz y 100kHz a 1MHz.

El ajuste de la frecuencia dentro de cada rango se determina por la resistencia que en este caso es la formada por el conjunto de resistencias que se encuentran en la pata 7. Según el datasheet el valor mínimo de la resistencia que en nuestro caso es de 1K2+ el valor del potenciómetro, que es de 10K, debe ser 1K, por lo tanto estamos dentro de los rangos correctamente.

Con el valor del potenciómetro seleccionado el valor máximo del conjunto de resistencias es de 11K. Así, es posible determinar el condensador de cada rango de la siguiente forma: la frecuencia máxima del rango se obtendrá para el valor mínimo de resistencia.

Entonces por ejemplo, en el rango de 10Hz a 100Hz el valor del condensador deberá ser de 10uF; con este condensador se conseguirá la frecuencia mínima del rango cuando el conjunto de resistencias presente su mayor valor, 11K. En este caso resulta una frecuencia de 9Hz, valor algo inferior a los 10Hz del rango. Se hubiera obtenido 10Hz si el valor máximo de la resistencia hubiese sido 10K, pero esto se debe a que en la actualidad comercialmente no se encuentran disponibles.

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