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Generador de Funciones

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Didier Soler

on 29 May 2013

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Transcript of Generador de Funciones

INTRODUCCIÓN George Philbrick fue una de las personas a quien se le atribuye la invención y difusión de los amplificadores operacionales. Él intervino en el diseño de un amplificador operacional con un solo tubo de vacío. Entre los años 1964 y 1967 Fairchild desarrolló los amplificadores operacionales en circuitos integrados 702, 709 y 741. El símbolo del amplificador operacional es un triángulo que apunta en la dirección del flujo de la señal. GENERADOR DE FUNCIONES Circuito equivalente del amplificador operacional 741 compuesto de 1 capacitor, 11 resistencias y 27 transistores. Éste circuito es alimentado con ±15 V. El amplificador operacional ideal tiene ganancia infinita y respuesta a la frecuencia también infinita. Las terminales de entrada no toman corriente de señal ni de polarización, y presentan una resistencia de entrada infinita. La impedancia de salida es de cero ohms y los voltajes de la fuente de poder no tienen límite. AMPLIFICADORES OPERACIONALES 741 AMPLIFICADOR O. IDEAL DESARROLLO A CONTINUACIÓN MOSTRAMOS EL CIRCUITO DEL GENERADOR DE FUNCIONES DE ONDAS (SENOIDAL,CUADRADA Y TRIANGULAR) QUE ARMAMOS. SIMULACIÓN ANÁLISIS DE LAS ONDAS En la mayoría de los generadores de formas de onda se requiere comparar dos tensiones, para detectar un nivel o un cruce por cero. ONDA SENOIDAL ONDA SENOIDAL Un Generador de onda senoidal, es un oscilador RC de baja frecuencia, también conocido como Oscilador Puente de Wien.
Un Oscilador de Puente de Wien, es un tipo de oscilador que genera ondas senoidales sin necesidad de ninguna señal de entrada.Las propiedades de selección de frecuencias del Puente de Wien son muy adecuadas para la red de realimentación de un oscilador ONDA SENOIDAL Si se puede observar en la etapa de señal cuadrada tenemos una retroalimentación negativa (no inversora) en donde se tiene un arreglo de resistencias de 10k en conjunto con dos diodos zener que funcionan como un transistor debido a su polarización. Los diodos zener tienen un voltaje de 12v, lo cual nos dice que mientras no se rebase el voltaje de umbral de los zener estarán en circuito abierto. Para controlar la amplitud de la señal y la frecuencia tenemos una dip switch y un potenciómetro de 250K. A la salida del dipswitch tenemos capacitores de 1u, 100n 10n, 1n y 100p que al momento de accionarlos nos dan el rango de la frecuencia de salida de la señal.Ahora bien, en el osciloscopio podemos ver el voltaje pp que circula por el circuito, teniendo como valores, 0 min y 27.8 max. ONDA SENOIDAL ONDA CUADRADA Este circuito es conocido como circuito oscilador de relajación y es un generador de onda una vez generada la señal sinusoidal de frecuencia variable, obtendremos la señal cuadrada simplemente por la saturación que ésta produzca en el operacional. El montaje es el que se puede apreciar en la figura como vemos hay un operacional sin realimentar, lo cual hace que la ganancia de tensión sea idealmente infinita, y por tanto, al imponer a la entrada una diferencia de tensión entre los terminales + y - del operacional, por muy pequeña que sea, éste se saturará, haciendo que la tensión de salida sea la de alimentación del operacional. Para controlar la amplitud de la señal y la frecuencia tenemos una dipswitch y un potenciómetro de 250K. A la salida del dipswitch tenemos capacitores de 1u, 100n 10n, 1n y 100p que al momento de accionarlos nos dan el rango de la frecuencia de salida de la señal. Por tanto, cuando la señal senoidal de la entrada esté en su semiciclo positivo tendremos a la salida una tensión de +15V, y cuando esté en el semiciclo negativo, la tensión de salida será de -15V, obteniéndose, pues, una señal cuadrada aproximadamente de 27Vpp. ONDA CUADRADA ONDA TRIANGULAR ONDA TRIANGULAR ONDA TRIANGULAR Sabiendo esto, es muy fácil deducir que, si se integra una señal cuadrada se puede obtener una triangular. Se integrará la señal cuadrada mediante un condensador. La onda triangular es un tipo de señal periódica que mantiene un Slew Rate constante. ONDA TRIANGULAR En el circuito de un generador de onda triangular se observan algunas características como las siguientes: A la salida del circuito operacional 741, se observa que por un lado, la señal es mandada directamente a la salida, en cambio por el otro la señal va hasta a un dipswitch. ONDA TRIANGULAR CONCLUSIONES CONCLUSIONES: CONCLUSIONES Sánchez Soler Didier Dorian: Al elaborar esta práctica reafirmamos el uso del amplificador operacional 741, es un circuito integrado que tiene dos entradas y una salida.
Las aplicaciones del 741 en la actualidad son múltiples y variadas: generadores de ondas, filtros dinámicos, amplificadores de señal, comparadores de voltaje, temporizadores, etc. Las características de un amplificador operacional son:
ALTA impedancia de entrada.
BAJA impedancia de salida.
GRAN ganancia de tensión entre los circuitos de entrada y salida (tiende a infinito).
AMPLIFICA LINEALMENTE (sin distorsión) señales de corriente continua y alterna CONCLUSIONES BIBLIOGRAFÍA ONDA SENOIDAL A continuación mostramos la onda senoidal que obtuvimos de nuestro circuito generador de funciones. ONDA CUADRADA ONDA CUADRADA ONDA CUADRADA ONDA CUADRADA A continuación mostramos la onda cuadrada que obtuvimos de nuestro circuito generador de funciones. Si se integra una constante, se obtiene una línea recta con una pendiente que es la constante, multiplicada por el factor de proporcionalidad de que esté afectada la integración. ONDA TRIANGULAR El dipswitch, permite variar el rango de la señal, activando o desactivando el efecto de los capacitores, que a través de un potenciómetro retroalimentan negativamente el operacional. Cabe mencionar que dicho potenciómetro permitirá el cambio de frecuencia para la señal. ONDA TRIANGULAR Por último en la salida del circuito, se observa un potenciómetro, éste permite cambiar la amplitud de la señal generada por el operacional. CONCLUSIONES Nuñez Hernandez Juan Carlos: Como bien ya hemos hablado anteriormente en el desarrollo e introducción de la práctica acerca de los amplificadores operacionales, particularmente el 741, es un dispositivo de alta ganancia de voltaje. Él cual si se retroalimente por la parte no inversora evita la saturación del amplificador para tener un control sobre la señal, dicho concepto se utilizó para la generación de la señal cuadrada.
Como punto de partida comenzaré con el hecho de que el circuito está bien diseñado, sin embargo los resultados arrojados no fueron los esperados, ya que se tuvieron varias complicaciones con la generación de las señales. El circuito de armo en 3 ocasiones, en las cuales las 3 estaba bien armado el circuito pero la forma de manipularlo no era el correcto. Investigando encontré que algunas veces los problemas de este tipo son por un sucio armado o por poner puentes demasiado largo, los cuales generan perdida de la señal, en nuestro caso este hecho se cumple en algunas partes del armado pero no llegamos a una solución como equipo. Al simular el circuito me di cuenta que me pasaba algo similar a la práctica, no se podían ver las señales, para poder verlas se tenían que estar buscando mediante diferentes combinaciones entre los dipswitches y los potenciómetros. Nuñez Hernandez Juan Carlos: Las señales que se observaron fueron a partir de combinaciones entre estos componentes pero sin la generación real de la onda triangular, la cual según el circuito era la más fácil de obtener a partir de las demás.
Considero que como futuro Ingeniero en Sistemas computacionales tengo que controlar este tipo de errores ya que en la práctica me puede costar el empleo. Pero algo está claro los conocimientos en clase adquiridos fueron de ayuda para el análisis del circuito. Padilla Galicia Luz María:El desarrollo del proyecto comenzó con la búsqueda de un circuito para un generador de funciones, para lo cual se acudió a distintos libros de electrónica hasta encontrar uno llamado Dispositivos electrónicos de Floyd.
Una vez que se eligió el circuito y éste fue aprobado por el profesor, comenzó la labor de comprar los dispositivos necesarios para después comenzar a armar el circuito.
Como se sabe un generador de funciones es un instrumento que genera diferentes formas de onda ajustables, pues bien, al analizar el circuito se pudo observar que no era tan complicado de ensamblar y se notó que el “trabajo” del generador se debía en gran parte al circuito LM741 que es un amplificador diferencial.
Las señales que se deben generar con el circuito armado son; senoidal, cuadrada y triangular las cuales se generan mediante un circuito integrado cada una, es decir en el circuito se colocaron 3 operacionales. También se analizó el uso de los distintos potenciómetros y dipswitch que iban en el circuito, cayendo en cuenta que son utilizados para variar la frecuencia y el rango respectivamente. CONCLUSIONES El Amplificador operacional ideal tiene una ganancia infinita, una impedancia de entrada infinita, un ancho de banda también infinito, una impedancia de salida nula, un tiempo de respuesta nulo y ningún ruido. Como la impedancia de entrada es infinita también se dice que las corrientes de entrada son cero.
Al hacer esta práctica pudimos comprender las características del generador de funciones y pusimos en práctica el manejo de los dip switch para que nos dieran distintos tipos de onda y a la vez diferentes saturaciones de onda. Y también observamos que al variar los potenciómetros obteníamos distintas frecuencias y VPP. Boylestad Robert L., Nashelsky Louis, Electrónica: Teoría de circuitos y dispositivos electrónicos, 8va edición México, editorial Pearson, 1020 pags.



Coughlin Robert F., Driscoll Frederick F, Amplificadores operacionales y circuitos integrados, 4ta edición, editorial Prentice-Hall Hispanoamericana S.A., 564 pags ONDA TRIANGULAR Padilla Galicia Luz María:Aunque en un principio se pensó que cada dipswitch y cada potenciómetro influía sólo en la señal a la que está “directamente” conectado, al hacer pruebas se pudo comprobar que no, que en realidad tanto dipswitch como potenciómetros tenían cierta influencia en todo el circuito.
Al momento de probar el generador se tuvieron diferentes problemas como que mostraba señales extrañas, aparecía unos segundos y después caía la señal, tenía demasiado ruido la señal o simplemente no mostraba señal alguna. Después de revisar el circuito y armarlo una segunda vez, se buscó la forma en que éste funcionará hasta que se notó que error estaba en el osciloscopio, ya que el Vpp estaba dado en mV y esto no puede ser posible, así que se buscó la forma en que el Vpp pudiera llegar a los 27.9 V, aproximadamente.Una vez detectado el error y ubicadas cada una de las señales, el proyecto fue entregado aunque se mencionó que aún tenía ciertos detalles pendientes.
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