Generador señal cuadrada y tringular PDF

Preview

Summary

Generador de señales cuadrada y traingulares mediante amplificadores operacionales ...

Description

DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA

CARRERA INGENIERÍA ELECTRÓNICA AUTOMATIZACIÓN Y CONTROL

ELECTRÓNICA II PREPARATORIO

NRC: 4442-2037

DOCENTE: Ing. MÓNICA ENDARA

INTEGRANTES: JOSUÉ GARCÍA EDWIN FARINANGO LUIS YÁNEZ 2017-2018

DATOS GENERALES 1. Tema: Generador de onda triangular y cuadrada. 2. Objetivos 2.1.

Objetivo General

Diseñar e implementar un generador de ondas cuadradas y triangulares. Objetivos Específicos

2.2. -

Implementar un circuito que genere una onda triangular y una onda cuadrada.

-

Verificar las ondas generadas en el osciloscopio.

3. Materiales y Equipos Materiales - Resistencias de ¼ watt - Cables - Protoboard - Puntas de osciloscopio - Puntas del generador - Amplificador Operacional LM741 Equipos -

Generador de Funciones Osciloscopio Multímetro

CONCEPTOS BÁSICOS 4. Marco Teórico 4.1.

Características principales de los amplificadores operacionales Amplificadores Operacionales

Se deriva del concepto de amplificador DC con una entrada diferencial y ganancia extremadamente alta

Ideal

*Resistencia de entrada infinita *Resistencia de salida 0 *Ganancia de tensión en lazo abierto infinita *Ganacia en modo comun 0

Real

*Resistencia de entranda *Resistencia de salida *Ganancia de tensión en lazo abierto Av=103 a 106 *Ancho de banda BW=1MHz [ CITATION Mar14 \l 12298 ]

Ilustración 1: Símbolo esquemático del amplificador operacional estándar y su uso [ CITATION Mar14 \l 12298 ] 4.2.

Circuito amplificador inversor Amplificador inversor La señal de salida se desfasa 180° con relación a la entrada.

El factor de proporcionalidad esta dado por R1 y R2. Tensión de salida proporcional a la de entrada.

Si se pone una resistencia en el terminal no inversor no influye.

El circuito amplificador inversor proporciona mayor estabilidad.

[ CITATION Ele13 \l 12298 ]

Ilustración 2: Circuito amplificador inversor (Electrónica Fácil, 2013)

4.3.

Circuito Schmitt trigger

Schmitt trigger Los valores de R1 y R2 dependen del ciclo de trabajo a implementar

Es un oscilador de relajación

Consta de un voltaje de referencia para el cambio de positivo a negativo de la onda cuadrada

Oscila entre dos estados de saturacion posibles, +Vcc y -Vcc

[ CITATION Fin12 \l 12298 ]

Ilustración 3: Circuito Schmitt trigger Schmitt trigger 4.4.

Ilustración 4: Salida del circuito

Circuito generador de la señal triangular (circuito integrador)

Circuito integrador Los valores de R5 es una resistencia variable se utiliza para la variación de la frecuencia

Es necesario que la señal cuadrada entre en Vin para poder integrarla

El valor de C1 nos dara una frecuencia maxima y minima que se variara con R5

Para obtener el perido de carga y descarga del capacitor tiene la siguiente formula: t

V o (t )=

−1 ∫ Vin ( x ) dx+V R5C1

[ CITATION Ele162 \l 12298 ]

Ilustración 5: Circuito integrador 3.5 Circuito convertidor de una señal triangular a senoidal

Convertidor triangularsenoidal Una onda triangular puede convertirse en senoidal usando un circuito que tenga las curvas características de transferencia no lineales correctas. El circuito que se utilizará se observa en la ilustración 6.

Se pueden utilizar varios circuitos no lineales con diodos y amplificadores para aproximarse a esta curva característica de transferencia no lineal. Ecuación de la curva característica de transferencia ideal :

Ilustración 6: Circuito convertidor de onda triangular a senoidal

Generador de Onda Triangular CIRCUITO:

SIMULACIÓN

Cálculos:

Generador de onda cuadrada:

Vut=

−−Vsat p

VLT =

−+Vsat p

f=

p 4 RiC

p=

−−Vsat −−13.8 V =2.76 ≈ 2.8 = 5V Vut

pR= ( p) R=2.8 ( 10 KΩ ) =28 kΩ Ri=

2.8 p = =14 kΩ 4 fC 4(1000 Hz)(0.05 uF)

Generador de onda triangular:

Vut=

−−Vsat +0.6 V p

f=

p 2 RiC

p=

pR 28 kΩ =2.8 = R 10 kΩ

Vut= f=

−−Vsat +0.6 V −−13.8 V + 0.6 V = ≈ 4.7 V p 2.8

2.8 p = =1000 Hz 2 RiC 2(28 kΩ)(0.05 uF)

Periodo:

1 =F T 1 =T F 1 =T 1 KHz T =1 ms

Generador de Onda Cuadrada Se trabajó con Vcc=+-2V Se escogió este valor ya que al momento de realizar la simulación no nos daba una señal cuadrada a la salida, sino una señal similar a una senoidal; entonces se decidió escoger un valor pequeño para la alimentación.

a) Circuito v o −( señal amarilla ) v capacitor −( señal azul )

Ilustración 7:Señal de salida Vo y señal del capacitor.

b) Cálculos teóricos La frecuencia de diseño establecida es:

f osc=50 K [ Hz]

Ya que el ciclo de trabajo requerido es del 50%-50%, decimos que R1 debe ser igual a R2:

R1= R2 =1 K [ Ω]

Tomando en cuenta el valor de la frecuencia y del capacitor requerido, calculamos el valor de la resistencia faltante:

R=

1 1 =91.02[ Ω] = 2 f osc C ln (3) 2∗50 K∗0.1 u∗1.098

Podemos calcular también el tiempo de carga y descarga:

t carga=t descarga=RC∗ln( 3 ) =100∗0.1 u∗1.098=10.99 u[ s ]

2. Verifique con el osciloscopio la frecuencia generada

Ilustración 8:Periodo y frecuencia de la señal

1 f = =30.3[ kHz ] T

Ilustración 9: Variando la resistencia a una resistencia de 500[Ω]

f osc=9.1 [ kHz] Se puede observar que al momento de haber variado la resistencia la frecuencia va a variar, pero igual no coincide el valor simulado con el calculado; pero a la salida obtenemos la onda cuadrada.

Bibliografía Boylestad, R. L., & Nashelsky, L. (2009). Electrónica:Teoría de circuitos y dispositivos electrónicos. México: Prentice Hall. Electónica Fácil. (2014). Circuitos Electrónicos. Recuperado el 30 de Noviembre de 2016, de Fuentes de alimentación: https://www.electronicafacil.net/tutoriales/Fuentes-alimentacion.php...