PROYECTO GENERADOR DE SEÑALES

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA EXPERIMENTAL LIBERTADOR

INSTITUTO PEDAGÓGICO “LUIS BELTRÁN PRIETO FIGUEROA”

DEPARTAMENTO DE PROFESIONALIZACION

GENERADOR DE FUNCIONES CON XR2206

Integrante:

José Luis García Camacho

Profesor:

Yotzelena Arrieta

Asignatura:

Proyecto de Educación Industrial

Barquisimeto, Noviembre 2010

INTRODUCCION

Este proyecto consiste en un generador de formas de ondas o generador de funciones capaz de producir señales triangulares, sinusoidales y cuadradas, así como una fuente de poder simétrica dual integrada en la misma caja del proyecto.

Este generador de formas de ondas se basa por completo en un único CI monolítico, el XR-2206, y un número limitado de componentes pasivos de circuitos (resistencias, potenciómetros, condensadores, interruptores, conectores, etc.). Antes de construir el modelo final del generador de formas de ondas, se probó el circuito integrado en 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 versátil y útil para el estudiante, para el ingeniero o para cualquier persona interesada en la electrónica. Su costo es apenas una fracción del costo de generadores de funciones comerciales y profesionales disponibles hoy en día en el mercado.

1. BASE TEÓRICA

Generador de señales

Un generador de señales, de funciones o de formas de onda es un dispositivo electrónico de laboratorio que genera patrones de señales periódicas o no periódicas tanto analógicas como digitales. Se emplea normalmente en el diseño, test y reparación de dispositivos electrónicos; aunque también puede tener usos artísticos.

Hay diferentes tipos de generadores de señales según los propósitos y aplicación; que se corresponderá con el precio. Tradicionalmente los generadores de señales eran dispositivos estáticos apenas configúrales, pero actualmente permiten la conexión y control desde un PC. Con lo que pueden ser controlados mediante software hecho a medida según la aplicación, aumentando la flexibilidad.

Funcionamiento y usos generales

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

Las diferentes salidas del generador se pueden obtener al mismo tiempo. Por ejemplo, proporcionando una sola cuadrada para medir la linealidad de un sistema de audio, la salida en diente de sierra simultánea se puede usar para alimentar el amplificador de deflexión horizontal de un osciloscopio, con lo que se obtiene la a exhibición visual de los resultados de las mediciones. La capacidad de un generador de funciones de fijar la fase de una fuente externa de señas es otra de las características importantes y útiles.

Un generador de funciones puede fijar la fase de un generador de funciones con una armónica de una onda senoidal del otro generador. Mediante el ajuste de fase y amplitud de las armónicas permite general 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 también se puede fijar en fase a una frecuencia estándar, con lo que todas las ondas de salida generadas tendrán la exactitud y estabilidad en frecuencia de la fuente estándar.

El generador de funciones también puede proporcionar ondas a muy bajas frecuencias. Ya que la frecuencia baja de un oscilador RC es limitada, la figura ilustrada otra técnica. Este generador entrega ondas senoidales triangulares y cuadradas con un rango de frecuencias de 1 Hz hasta 1MHz. La red de control de frecuencia está dirigida por el selector fino de frecuencia en el panel frontal del instrumento o por un voltaje de control aplicado externamente. El voltaje de control de frecuencia regula dos fuentes de corriente.

La fuente de corriente superior aplica una corriente constante al integrador, cuyo voltaje de salida se incrementa en forma lineal con el tiempo. La conocida relación da el voltaje de salida.

Un incremento o decremento de la corriente aplicada por la fuente de corriente superior aumenta o disminuye la pendiente del voltaje de salida. El multivibrador comparador de voltaje cambia de estado a un nivel predeterminado sobre la pendiente positiva del voltaje de salida del integrador. Este cambio de estado Dicha fuente aplica una corriente distinta inversa al integrador, de modo que la salida disminuya linealmente con el tiempo. Cuando el voltaje de salida alcanza un nivel predeterminado en la pendiente negativa de la onda de la salida, el comparador de voltaje cambia de nuevo, desactiva la fuente de corriente inferior y activa al mismo tiempo la fuente superior.

El voltaje a la salida del integrador tiene una forma de onda triangular cuya frecuencia está determinada por la magnitud de la corriente aplicada por las fuentes de corriente constante. El comparador entrega un voltaje de salida de onda cuadrada de la misma frecuencia. La tercera onda de salida se deriva de la onda triangular, la cual es sintetizada en oda 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.

Los circuitos de salida del generador de funciones consisten de un amplificador que proporcionen una salida simultánea seleccionada individualmente de cualquiera de las formas de onda

2. DESCRIPCIÓN.

En esta sección vamos a describir el funcionamiento y los ajustes del generador.

El rango de frecuencia generada por el XR2206 viene determinado por el valor del condensador conectado entre las patillas 5 y 6. La selección del rango de frecuencia del generador se consigue gracias al empleo de un conmutador rotatorio de 6 posiciones. Mediante este elemento se conmuta la capacidad que en cada momento está presente entre las citadas patillas, consiguiéndose de esta forma 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. Evidentemente, los valores de los condensadores se han elegido para que se verifiquen estos rangos de frecuencia. Para la elección de los mismos se hizo uso de la siguiente expresión que aparece en las hojas de características (datasheet) del XR2206:

FRECUENCIA DE SALIDA

El ajuste de la frecuencia dentro de cada rango se determina por la resistencia R de la expresión anterior, que en nuestro caso es la formada por el conjunto R13+R14 y que se conecta como muestra el esquema. Según el datasheet el valor mínimo de R13+R14 debe ser 1kohmio. Se ha seleccionado dicho valor mínimo por cuestiones de simplicidad de cálculo tal como se verá a continuación.

Con el valor del potenciómetro seleccionado el valor máximo del conjunto de resistencias es de 11kohmios. 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.

Por ejemplo, en el rango de 10Hz a 100Hz el valor del condensador deberá ser, despejando de la expresión anterior, 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 10kohmios, pero ello no es posible con los valores comerciales disponibles para los potenciómetros.

AMPLITUD Y SIMETRIA DE LAS SALIDAS

El ajuste de la amplitud de las señales de salida del XR2206 se consigue mediante la circuitería conectada a la patilla 3. Esta circuitería consiste en un divisor de tensión formado por R11 y R12 que establece un valor de tensión de 0V en el punto medio del mismo. Bien es cierto que se podría haber eliminado el divisor de tensión y haber conectado R16 directamente a masa (queda abierta esa posibilidad para los experimentadores intrépidos :), pero se prefirió hacer uso del mismo porque todos los esquemas de aplicación suministrados por el fabricante del XR2206 en su datasheet lo hacen, aunque si bien es cierto que en todos esos casos del fabricante la alimentación es simple. El condensador C10 mantiene el potencial del punto central del divisor de tensión estable frente a fluctuaciones indeseables. R16 es la que permite ajustar el nivel de las señales de salida junto con los divisores resistivos para la señal triangular y la cuadrada. El empleo de estos divisores es necesario debido a que los niveles de salida que

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