CIRCUITO OSCILADOR

MANTENIMIENTO ELECTRONICO E INSTRUMENTAL INDUSTRIAL

20593

CENTRO INDUSTRIAL DE LA EMPRESA Y LOS SERVICIOS

“C.I.E.S”

CIRCUITO OSCILADOR CON AMPLIFICADORES OPERACIONALES

APRENDICES:

JESMELY DAVIANA DIAZ ANGARITA

JHAN CARLOS RODRIGUEZ ILLERA

LUIS MIGUEL SANCHEZ CELIS

RUBEN DARIO REYES PAEZ

INSTRUCTOR:

ING. HERNANDO GOMEZ

MANTENIMIENTO ELECTRONICO E INSTRUMENTAL INDUSTRIAL

20593

CENTRO INDUSTRIAL DE LA EMPRESA Y LOS SERVICIOS

“C.I.E.S”

TABLA DE CONTENIDO

DEDICATORIA GLOSARIO OBJETIVOS INTRODUCCION (CIRCUITO OSCILADOR) CIRCUITO OSCILADOR A DESARROLLAR ELEMENTOS PARA EL CIRCUITO SIMULACION DEL CIRCUITO PRACTICA Y EVIDENCIAS CONCLUSIONES BIBLIOGRAFIA

DEDICATORIA

ESTIMADO INSTRUCTOR Y COMPAÑEROS APRENDICES:

Este informe es elaborado con el objetivo de probar y mostrar nuestro interés y aprendizaje como evidencia de nuestra enseñanza.

Los invitamos a ver nuestra dedicación e interés por aprender y llevar a la práctica lo aprendido en montaje de circuitos (circuito oscilador con amplificadores operacionales), por ultimo esperamos lo valoren y aprecien nuestro trabajo.

GRACIAS.

GLOSARIO

CIRCUITO: Se denomina circuito eléctrico a una serie de elementos o componentes eléctricos o electrónicos, tales como resistencias, inductancias, condensadores, fuentes, y/o dispositivos electrónicos semiconductores, conectados eléctricamente entre sí con el propósito de generar, transportar o modificar señales electrónicas o eléctricas.

OSCILADOR: Circuito electrónico que convierte la energía de corriente continua en una corriente alterna de frecuencia determinada por las características del sistema.

AMPLIFICADOR OPERACIONAL: Un amplificador operacional (comúnmente abreviado A.O. u op-amp), es un circuito electrónico (normalmente se presenta como circuito integrado) que tiene dos entradas y una salida. La salida es la diferencia de las dos entradas multiplicada por un factor (G) (ganancia): Vout = G· (V+ − V−).

RETROALIMENTACION: La retroalimentación positiva o realimentación positiva es uno de los mecanismos de retroalimentación por el cual los efectos o salidas de un sistema causan efectos acumulativos a la entrada, en contraste con la realimentación negativa donde la salida causa efectos sustractivos a la entrada. Contrario a lo que se puede creer, la realimentación positiva, no siempre es deseable, ya que el adjetivo positivo, se refiere al mecanismo de funcionamiento, no al resultado.

SEÑAL ANALOGA: La señal analógica es aquella que presenta una variación continua con el tiempo, es decir, que a una variación suficientemente significativa del tiempo le corresponderá una variación igualmente significativa del valor de la señal (la señal es continua). Toda señal variable en el tiempo, por complicada que ésta sea, se representa en el ámbito de sus valores (espectro) de frecuencia.

SEÑAL DIGITAL: Una señal digital es aquella que presenta una variación discontinua con el tiempo y que sólo puede tomar ciertos valores discretos. Su forma característica es ampliamente conocida: la señal básica es una onda cuadrada (pulsos) y las representaciones se realizan en el dominio del tiempo.

OBJETIVOS

Obtener la capacidad y destreza a la hora de hacer montajes circuitos.

Demostrar el conocimiento y saber trabajar con la protoboard.

Desarrollar nuestra mente al momento de analizar un circuito.

Aprovechar las oportunidades q tenemos para conocer los circuitos y

Las funciones que desempeñan cada uno de sus componentes.

Aprender y comprender el funcionamiento y diferentes configuraciones de los amplificadores operacionales.

INTRODUCCION

CIRCUITO OSCILANTE

Un oscilador es un dispositivo capaz de convertir la energía de corriente continua en corriente alterna a una determinada frecuencia. Tienen numerosas aplicaciones: generadores de frecuencias de radio y de televisión, osciladores locales en los receptores, generadores de barrido en los tubos de rayos catódicos, etc.

A) onda sinusoidal. B) onda cuadrada. C) onda tipo diente de sierra

La mayoría de los equipos electrónicos utiliza para su funcionamiento señales eléctricas de uno de estos tres tipos: ondas sinusoidales, ondas cuadradas y ondas tipo diente de sierra. Los osciladores son circuitos electrónicos generalmente alimentados con corriente continua capaces de producir ondas sinusoidales con una determinada frecuencia. También reciben el nombre de “osciladores controlados por tensión” (VCO). Existe una gran variedad de tipos de osciladores que, por lo general, se conocen por el nombre de su creador. Igualmente, los multivibradores son circuitos electrónicos que producen ondas cuadradas. Este tipo de dispositivos, es utilizado ampliamente en conmutación.

Los generadores de frecuencia son, junto con los amplificadores y las fuentes de alimentación, la base de cualquier circuito electrónico analógico. Son utilizados para numerosas aplicaciones entre las que podemos destacar las siguientes: como generadores de frecuencias de radio y de televisión en los emisores de estas señales, osciladores maestros en los circuitos de sincronización, en relojes automáticos, como osciladores locales en los receptores, como generadores de barrido en los tubos de rayos catódicos y de televisores, etc.

Osciladores

Los osciladores son generadores que suministran ondas sinusoidales y existen multitud de ellos. Generalmente, un circuito oscilador está compuesto por: un "circuito oscilante", "un amplificador" y una "red de realimentación".

Esquema de un circuito oscilante

Supóngase un circuito compuesto por un condensador y una inductancia conectados en paralelo. En primer lugar, se conecta el condensador a una batería. Entonces, comienza a circular corriente eléctrica que va a provocar que el condensador se cargue. Llegado este momento, la corriente eléctrica dejaría de circular y el condensador se encontraría totalmente cargado. A continuación es movido el interruptor y se conecta el condensador con la inductancia. En este mismo instante, la bobina, en principio, se opone al paso de la corriente. Sin embargo, comienza a circular corriente de forma progresiva haciendo que el condensador se descargue y creando un campo magnético en la bobina. Al cabo de cierto tiempo, la corriente eléctrica comienza a cesar de forma progresiva y, por lo tanto, el campo magnético se reduce. Se crea entonces una tensión inducida en la bobina que hace que el condensador se cargue de nuevo, pero esta vez con la polaridad contraria. Una vez que el condensador se encuentra totalmente cargado vuelve a estar como al principio, aunque esta vez con el condensador cargado de forma inversa a como estaba antes. Comienza otra vez el proceso de descarga progresiva del condensador sobre la inductancia y de nuevo vuelve a cargarse el condensador. Puede verse cómo es un vaivén de corriente de un elemento a otro. Esto es lo que se conoce como circuito oscilante. Para poder entender mejor este proceso se han esquematizado los pasos en la ilustración correspondiente.

Funcionamiento de un circuito oscilante

Este circuito oscilante podría ser un oscilador si fuese capaz, por sí solo, de mantener su oscilación indefinidamente. Sin embargo, en la realidad existe una pérdida de energía que hace que la corriente oscilante se vaya atenuando cada vez más hasta llegar a desaparecer. Esto es debido a que la inductancia posee una cierta resistencia óhmica que hace que con el paso de la corriente se vaya perdiendo cada vez una pequeña cantidad de energía convirtiéndose en calor.

Representación de una onda amortiguada debido a la resistencia óhmica de la bobina

La frecuencia con la que oscila el circuito depende evidentemente del condensador y de la inductancia que se utilice; cuanto mayor sea el condensador y la inductancia, menor va a ser la frecuencia. Una vez dispuestos ambos elementos en el circuito, estos son fijos y, por tanto, la frecuencia de oscilación es una característica de dicho circuito, la cual recibe el nombre de "frecuencia propia del circuito oscilante" o “frecuencia natural de oscilación”. En realidad es bastante complicado acertar en la elección del condensador y de la inductancia a la hora de obtener una determinada frecuencia. Lo que se suele hacer es poner, por ejemplo, un condensador con capacidad variable que, una vez funcionando

en el circuito, se ajusta dicho condensador hasta obtener el valor de la frecuencia de oscilación deseada.

Un circuito oscilante por sí solo no es capaz de mantener por mucho tiempo sus oscilaciones y, por tanto, no es de ninguna utilidad. Para solventar este problema lo que se hace es proporcionar una "ayuda extra" desde el exterior que compensa las pérdidas de energía debido a la resistencia

óhmica de la bobina; consiguiendo así que el circuito oscile de forma indefinida mientras que la fuente de energía "extra" sea capaz de suministrarle energía. La fuente de energía extra que se acopla al circuito plantea una incógnita relativa a la frecuencia a la que se debe suministrar la corriente eléctrica. Evidentemente existen tres casos bien definidos, a saber: que la frecuencia de la fuente sea mayor, menor o igual que la frecuencia propia de oscilación del circuito. En el caso en que la frecuencia sea la misma, se produce el máximo valor de la tensión en los bornes del circuito oscilante; por el contrario, la intensidad de corriente que recorre el circuito es mínima. Si la frecuencia es mayor o menor el voltaje en bornes va siendo cada vez menor, a la vez que la corriente que atraviesa el circuito va aumentando de forma gradual. En la figura se muestran la variación de la tensión y de la corriente en función de la frecuencia.

Existen diferentes tipos de osciladores. Antiguamente se usaba una válvula termoiónica como etapa amplificadora pero estos osciladores están totalmente obsoletos. Hoy día, se usa en su lugar un transistor como etapa amplificadora pudiendo estar conectado en base común, emisor común o colector común, dependiendo del tipo de oscilador y de la función que realiza en cada uno de ellos.

CIRCUITO OSCILADOR

ELEMENTOS PARA EL CIRCUITO

3 RESISTENCIAS DE 10 K 1 RESISTENCIA DE 47 K 1 RESISTENCIA DE 100 K 2 RESISTENCIAS DE 150 K 1 RESISTENCIA DE 470 K 1 RESISTENCIA DE 1 MEG 2 CONDENSADORES DE 10 nF 1 CONDENSADOR DE 47 nf 2 DIODOS 1N4148 1 POTENCIOMETRO DE 22 K 1 POTENCIOMETRO DE 50 K 1 POTENCIOMETRO DE 100 K 3 LM741CN PINZAS CORTAFRIO CABLE UTP PROTOBOARD MULTIMETRO OSCILOSCOPIO FUENTE

SIMULACION DEL CIRCUITO EN WORKBENCH

*LA SIGUIENTE IMAGEN ES LA SIMULACION DE LA PRIMERA PARTE DEL CIRCUITO EN DONDE LA SALIDA DEBE SER UNA SEÑAL SENOIDAL.

*A CONTINUACION ANALIZAREMOS EL CIRCUITO CALIBRANDO CADA UNO DE LOS POTENCIOMETROS Y PROVANDO QUE SEÑAL EMITE:

EN LAS ANTERIORES GRAFICAS PODEMOS OBSERVAR QUE EL CIRCUITO OSCILADOR NOS EMITE UNA SEÑAL QUE INTENTA SER SENOIDAL PERO RECORTADA EN SUS PICOS ESTO SE DEBE AL ESTAR CALIBRADOS TANTO EL POTENCIOMETRO DE 100K Y EL DE 50K EN EL 50%.

EN ESTA FIGURA PODEMOS VER QUE LA SEÑAL QUE SALE DEL AMPLIFICADOR ES UNA LINEA RECTA, DEBIDO A QUE EL POTENCIOMETRO DE 100K SE ENCUENTRA AL 0% Y EL SE 50K AL 50%.

EN LA IMAGEN OBSERVAMOS A LA SALIDA UNA SEÑAL SENOIDAL, EN DONDE EL POTENCIOMETRO DE 100K ESTA AL 90% Y EL DE 50K AL 50%.

ESTA SEÑAL NOS LA EMITE A LA SALIDA EL AMPLIFICADOR CUANDO AMBOS POTENCIOMETROS SE ENCUENTRAN AL 90%.

ESTA ES EMITIDA CUANDO EL POTENCIOMETRO DE 100K ESTA EN 50% Y EL DE 50K ESTA AL 90%.

*LA SIGUIENTE ES LA IMAGEN DE LA SIMULACION DE LA SEGUNDA PARTE DEL CIRCUITO DONDE A LA SALIDA DEBE HABER UNA SEÑAL CUADRADA.

*A CONTINUACION COMO PODEMOS VER NUESTRA SEGUNDA PARTE DEL CIRCUITO AMPLIFICA Y NOS EMITE UNA SEÑAL CUADRADA.

* LA SIGUIENTE IMAGEN ES LA TERCERA Y ÚLTIMA PARTE PARA COMPLETAR EL CIRCUITO OSCILADOR EL CUAL A LA SALIDA DEBE TENER UNA SEÑAL O TRIANGULAR.

*ESTA SEÑAL ES EMITIDA CUANDO EL POTENCIOMETRO DE 22K AL 52%.

*ESTA SEÑAL SE OBTIENE AL PONER EL POTENCIOMETRO DE 22 K EN 100%.

*CUANDO EL POTENCIOMETRO DE 22K SE ENCUENTRA AL 28% ENCONTRAMOS A LA SALIDA UNA SEÑAL TRIANGULAR.

PRACTICA Y EVIDENCIAS

MONTAJE CIRCUITO OSCILADOR

CIRCUITO OSCILADOR PARTE 1: SEÑAL SENOIDAL

*Inicialmente buscamos elementos fundamentales para hacer nuestras mediciones.

*Después puenteamos las dos salidas de la fuente cada una con un voltaje de 12 voltios a la salida para alimentar el amplificador y la protoboard.

*A continuación montaje primera parte del circuito señal senoidal.

*Ahora alimentamos el circuito con la fuente y conectamos el osciloscopio.

*Al mover el potenciómetro de 100k al 100% y el de 50k al 50% obtenemos la señal senoidal.

*Al mover el potenciómetro de 100k al 0%y el de 50 k al 100% obtuvimos la siguiente señal:

*Al calibrar tanto el potenciómetro de 100k como el de 50k al 100% obtenemos una señal cuadrada.

*Colocamos el potenciómetro de 100k al 50% y el de 50k al 100% obtenemos la siguiente señal:

*Al tener ambos potenciómetros de 100k y 50k al 50% obtenemos esta señal:

*Al tener ambos potenciómetros al 0% obtenemos una línea recta como la señal de DC.

CIRCUITO OSCILADOR PARTE 2: SEÑAL CUADRADA

La señal de entrada de este amplificador es la senoidal.

CIRCUITO OSCILDOR PARTE 3: SEÑAL TRIANGULAR

*La señal de entrada de este amplificador es la cuadrada.

*Si dejamos el potenciómetro de 20k al 0% obtenemos una línea recta como señal.

*Potenciómetro al 0%:

*Si movemos el potenciómetro de 22k a 30% obtenemos la siguiente señal:

*Potenciómetro al 30%.

*Si calibramos el potenciómetro de 22k al 30% obtenemos una señal triangular:

*Potenciómetro al 50%:

*Por último al cuadrar el potenciómetro 22k al 70% obtenemos a la salida la siguiente señal:

*Potenciómetro al 70%:

CONCLUSIONES

Los potenciometros juegan un papel importante en el desarrollo del circuito ya que debemos calibrar su valor para que el amplificador trabaje en su punto optimo.

Gracias a los amplificadores obtenemos una ganancia de señal en la salida de cada circuito.

Se llevo a cabo una excelente practica pudiendo comprobar la simulación con la práctica para el adquerimiento del aprendizaje.

BIBLIOGRAFIA

WWW.MTOELEVTRONICOINDUSTRIAL.BLOGSPOT.COM