NORMAS PARA LA PRESENTACIÓN
DEL PROYECTO ELECTRÓNICO
·
La fecha límite de presentación del proyecto
electrónico es coincidente con el día del examen final.
·
Distribución de puntajes:
q
Proyecto
electrónico : 30 PUNTOS
1.
Circuito funciona OK : 10 Puntos (grupal)
2.
Presentación circuito : 6
Puntos (grupal)
3.
Presentación informe
: 8 Puntos (individual)
4.
Alumno responde OK : 6 Puntos (individual)
· El proyecto
electrónico puede realizarse en grupos, pero el informe sobre el mismo es
individual y debe ser presentado escrito por computadora.
· No se aceptarán
fotocopias ni copias de informes ajenos hechos por computadora o máquina de
escribir. Informes idénticos o similares,
hechos por computadora o máquina de escribir serán anulados. Proyectos
electrónicos no hechos por los alumnos no serán considerados.
· El informe
escrito deberá ser presentado en una carpeta, constando de las siguientes
partes:
q
Carátula: con
v
Nombre del Colegio
v
Nombre del curso y especialidad
v
Nombre de la materia
v
Nombre del profesor
v
Nombre del alumno
v
Fecha.
q
Desarrollo:
v
Indroducción: Para que
sirve el presente Proyecto
v
Partes del Proyecto electrónico
v
Lista de componentes con sus correspondientes
precios. Precio Total.
v
Circuitos esquemáticos (No se aceptarán dibujos
manchados, ni mal hechos)
v
Explicación del funcionamiento de los circuitos
v
Identificación de los principales componentes del
los circuitos junto con su función en los mismos
v
Tabla con los resultados de mediciones realizadas
sobre el circuito
v
Respuestas al cuestionario
q
Bibliografía:
Nombre y autor
del material usado.
PROYECTO ELECTRÓNICO:
Generador de 3 tipos de formas de onda: triangular, sinusoidal y cuadrada
PRESENTACIÓN:
El generador de funciones a ser construido debe
constar, como mínimo con los siguientes controles externos. Pueden preverse
conectores de entrada y salida adicionales para acomodar, por ejemplo, las
entradas para modulación de AM o FM o para separar las salidas de acuerdo a la
forma de onda.
Figura 1:
Presentación externa del Generador de Funciones
· No se
aceptarán trabajos presentados después de la fecha de entrega marcada
INTRODUCCIÓN
Este proyecto consiste en un generador de formas de ondas o generador de funciones capaz de producir señales triangulares, sinusoidales y cuadradas, así como señales sinusoidales moduladas en AM (modulación de amplitud) y FM (modulación de frecuencia).
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 los alumnos (con ayuda del profesor) deberán experimentar con 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.
DESCRIPCIÓN
GENERAL
El
circuito básico y los componentes externos necesarios para construir el
generador de funciones de alta calidad se muestra en la figura 2. El circuito
esta diseñado para operar con una fuente de alimentación única de 12 V, o con
una fuente dividida simétrica de ± 6 V. Para la mayoría de las aplicaciones, la
operación con fuente simétrica es la preferida porque produce un nivel de
salida c.c. casi igual al nivel del potencial de
tierra (0 V). Durante los experimentos con el circuito probaremos también
alimentarlo con baterías y con fuentes simétricas de ± 5 V y ± 8 V.
El
circuito de la figura 2 provee 3 formas de ondas básicas: seno, triángulo y
rectangular o cuadrada. Existen 4 rangos de frecuencias que dan un rango total
de frecuencia de 1 Hz a 100 KHz.
En cada rango, la frecuencia puede ser finamente sintonizada por medio de un
potenciómetro (R13) en un rango de 100:1.
La
salida sinusoidal o triangular puede variarse aproximadamente de 0 a 6 Vp-p desde una impedancia de 600W.
La
salida de onda rectangular está disponible en la salida Sync
Out del
XR2206 y puede servir para sincronizar un osciloscopio o servir de entrada para
circuitos lógicos.
Figura 2: Circuito esquemático del generador de funciones
Rangos de frecuencia: el generador de funciones está diseñado para operar sobre un rango de 4
rangos de frecuencias sobrepuestas:
1
Hz a 100
Hz conecta C3= 1 mF
10
Hz a 1 KHz conecta C4= 0,1 mF
100 Hz a 10 KHz conecta C5= 0,01 mF
1 KHz a 100 KHz conecta C6= 0,001 mF
Estos
rangos de frecuencias se seleccionan conectando condensadores de diferentes
valores capacitivos (C3 a C6) entre las entradas TC1
y TC2 del XR2206, por medio del interruptor S1 rotativo de 1 polo 4 posiciones.
Precisión de la Frecuencia: la precisión de
la frecuencia generada por el XR2206 es lograda por medio del resistor
temporizador R y del condensador temporizador C, y está dada por:
R = R4 + R13
C = C3 o C4 o C5 o C6, de acuerdo al
rango de frecuencias seleccionado
La
fórmula de arriba es precisa dentro del 15 % en cualquier rango de frecuencia.
Salida
sinusoidal y triangular: la amplitud de la salida sinusoidal o triangular es variable de 0 a 6 Vp-p. La amplitud es ajustada por el potenciómetro R12 de
la figura 2. En cualquier ajuste de amplitud, la amplitud de la salida
triangular es aproximadamente el doble de la amplitud de la salida sinusoidal.
La impedancia interna de salida es de 600W.
La
selección de la forma de onda es realizada por medio del interruptor selector
triángulo/seno, S2.
Distorsión
de la señal sinusoidal: la distorsión armónica
total (THD) de la onda sinusoidal es menor que el 1% en el rango de 10 Hz a 10 KHz y menor que el 3%
sobre el rango de frecuencias completo.
La
distorsión armónica total de un generador de onda sinusoidal nos indica la
pureza de la forma de onda sinusoidal. Si lográramos una THD=0%
significaría que hemos logrado una señal sinusoidal perfecta.
Salida
de onda cuadrada: el circuito de la figura
2 dispone de 2 salidas de onda cuadrada, con un ciclo de trabajo del 50%. La
salida directa de Sync Out
del XR2206 corresponde a la variación completa (Vp-p)
de la fuente de alimentación. La salida a través de la resistencia R6 (punto L)
corresponde a la mitad superior de fuente de alimentación.
Modulación
de frecuencia (barrido externo): la
frecuencia de la señal de salida puede modularse o barrerse aplicando una
tensión de control externa al terminal de barrido externo (punto I). Cuando no
sea usado, terminal debe dejarse abierto. La tensión de circuito abierto de
este terminal es de aproximadamente 3V por encima de la tensión negativa de alimentación
y su impedancia es de aproximadamente 1000W.
Modulación
de amplitud: la amplitud de la salida varía linealmente
con la señal modulante aplicada a la entrada AM (punto Q de la figura 2). La amplitud
de la salida alcanza su mínimo cuando la tensión de control AM se aproxima a la
mitad del total de la tensión de la fuente de alimentación. La fase de la señal
de salida se invierte cuando la amplitud atraviesa su valor mínimo. El rango
dinámico total es aproximadamente 55 dB (decibeles),
con un rango de la tensión de control AM de 4 V con relación a la mitad de la
tensión total de la fuente de alimentación. Cuando no se use, el terminal A
debe ser dejado en abierto.
Fuente
de alimentación: las especificaciones para
la fuente de alimentación son como siguen:
Ø
Fuente simétrica: ±6V, 15 mA de corriente de carga
Ø
Fuente única: +12V, 15 mA de corriente de carga
Para
la operación con una fuente de
alimentación única, deben usarse las resistencias de polarización R14 y R15, el
punto de tierra GND debe dejarse flotante y el terminal (-) de la fuente debe
conectarse a tierra (GND).
En
la figura 3 se ilustran las recomendaciones para alimentación por medio de una
fuente simétrica o por medio de baterías.
Fuente
de alimentación simétrica, ±6V regulados con diodos zener
Alimentación
simétrica con baterías de 6 V.
Figura 3.
Transformador T1: Primario 220 V
Secundario 12.6 V 0,5 A
D1 – D4: 1N4001 o similar
D5 – D6: 1N4735 o similar
R1 –
R2: 51W, ½W,
10%
La
realización de la fuente de alimentación corresponde al trabajo práctico de
otro grupo, por lo que la información presentada aquí es a título puramente
informativo.
Explicación de controles del generador de funciones
Trimmers y potenciómetros
0V 0V 2V
Señal con 0V de nivel offset cc Señal con 2V de nivel offset
cc
Figura
4: Explicación del concepto de
nivel offset cc de una
señal
LISTA
DE MATERIALES
·
Condensadores
·
C1, C2, C7 10mF/10V, electrolíticos
·
C3 1mF, no polar, 10%, de mylar
·
C4 0,1mF, 10%, de mylar
·
C5 0,01mF, 10%, de mylar
·
C6 1000pF, 10%, de mylar
·
Resistencias:
·
R1 30KW,
1/4W, 10%
·
R2 100KW,
1/4W, 10%
·
R3, R7 1KW,
1/4W, 10%
·
R4 9KW,
1/4W, 10%
·
R5, R6 5KW,
1/4W, 10%
·
R8 300KW,
1/4W, 10%
·
RX 62KW, 1/4W, 10% (RX puede
eliminarse para máxima salida)
·
R14, R15 5.1KW, 1/4W, 10% (Usados en
aplicaciones con fuente cc única)
·
Potenciómetros:
·
R9 1MW, 1/4W, trimpot
·
R10 1KW, 1/4W, trimpot
·
R11 25KW, 1/4W, trimpot
·
R12 50
KW,
control de amplitud lineal
·
R13 1MW,
control de frecuencia, audio taper
·
Interruptores o
switches:
·
S1 Interruptor
rotativo de 1 polo y 5 posiciones (1 para On/Off)
·
S2 Interruptor
SPST, deslizante
·
Otros:
·
Materiales necesarios para la terminación adecuada
del proyecto: caja de proyecto, knobs, conductores,
terminales, conectores, leds
ETAPAS DEL PROYECTO
MEDICIONES MÍNIMAS A
REALIZAR
Instrumentos de medición a utilizar:
Mediciones
Para cada rango de frecuencia seleccionado, mida:
|
Modo Operación |
Frec.Mínima (Hz) |
Frec.Máxima (Hz) |
Vp-p mínima |
Vp-p máxima |
|
Triangular |
|
|
|
|
|
Sinusoidal |
|
|
|
|
|
Cuadrada máx. |
|
|
|
|
|
Cuadrada ½ |
|
|
|
|
|
Modo Operación |
Nivel cc
offset mín. (V) |
Nivel cc
offset máx. (V) |
|
Triangular |
|
|
|
Sinusoidal |
|
|
Formas
de ondas
Dibuje la forma de onda para la señal triangular tal como se la ve en
el osciloscopio. Anote los valores máximos y mínimos de la amplitud de la tensión
de salida, así como el período medido y la frecuencia calculada de la señal,
para los siguientes casos:
a) Señal
triangular
b) Señal
sinusoidal
c) Señal cuadrada
d) Señal de AM,
anote además las frecuencia y amplitud de la señal modulante
e) Señal de FM,
anote la frecuencia mínima y la frecuencia máxima de la salida para FM.
CUESTIONARIO
1)
Para qué sirve un generador de formas de ondas o
generador de funciones?
2)
Qué es un oscilador electrónico?
3)
Qué es el CI XR2206?
4)
Cuáles son las ventajas de usar el XR2206 en este
proyecto?
5)
Cuáles son las diferentes modalidades de operación
posibles con este proyecto?
6)
Qué es la modulación de amplitud o AM?
7)
Qué es la modulación de frecuencia o FM
8)
Qué es el nivel offset cc de una señal?
9)
Por qué conviene más usar una fuente de alimentación
simétrica?
10) Cómo se elige
la señal triangular o sinusoidal en el XR2206?
11) La salida de
onda cuadrada es compatible para aplicar a circuitos digitales TTL?
12) Cómo se
modifica la frecuencia de la señal de salida del generador?
13) Calcule
teóricamente las frecuencias mínima y máxima de operación para cada rango.
Compare sus resultados con los valores medidos.
14) Cuál es el
efecto de variar R10 sobre la forma de onda sinusoidal?
Es visible este efecto?
15) Cuál es el efecto
de variar R11 sobre la forma de onda sinusoidal? Es
visible este efecto?
16) Qué es un protoboard?
17) Por qué usó
primeramente un protoboard para el montaje del
circuito?
18) Describa el
proceso de fabricación del circuito impreso.
19) Cuál fue la
máxima dificultad que encontró en la realización de este proyecto?
20) Cómo puede
mejorarse este proyecto, qué otras características podrían agregársele?
21) Qué es el
osciloscopio?
22) Explique como
se mide el periodo de una señal usando el osciloscopio.
23) Explique como
se mide la frecuencia de una señal usando el osciloscopio.
24) Explique como
se mide la amplitud pico a pico de una señal usando el osciloscopio.
25) Explique como
saber si una señal presenta un nivel offset cc, usando el osciloscopio.
