Oct 212015
 
1 Principios oscilador sinusoidal  2 Estructura oscilador sinusoidal  3 Osciladores RC – Amp. Op.  4 Osciladores Cristal  5 Consideraciones prácticas  6 Multivibrador astable  7 Generador onda triangular  8 Temporizadores integrados  9 Temporizadores XR-2240, MC1451D  10 Generadores monolíticos 566, ICL8038

Generadores de Señal

Por: Gustavo A. Ruiz Robredo ruizrg@unican.es

10.1.- Introducción

La función de un generador de señal es producir una señal dependiente del tiempo con unas características determinadas de frecuencia, amplitud y forma. Algunas veces estas características son externamente controladas a través de señales de control; el oscilador controlado por tensión (voltage-controlled oscillator o VCO) es un claro ejemplo. Para ejecutar la función de los generadores de señal se emplea algún tipo de realimentación conjuntamente con dispositivos que tengan características dependientes del tiempo (normalmente condensadores).

Hay dos categorías de generadores de señal: osciladores sintonizados o sinusoidales y osciladores de relajación.

  • Los osciladores sintonizados emplean un sistema que en teoría crea pares de polos conjugados exactamente en el eje imaginario para mantener de una manera sostenida una oscilación sinusoidal.
  • Los osciladores de relajación emplean dispositivos biestables tales como conmutadores, disparadores Schmitt, puertas lógicas, comparadores y flip-flops que repetidamente cargan y descargan condensadores.

Las formas de onda típicas que se obtiene con este último método son del tipo triangular, cuadrada, exponencial o de pulso.

10.2.- Principios básicos de los osciladores sinusoidales

Los osciladores sinusoidales juegan un papel importante en los sistema electrónicos que utilizan señales armónicas. A pesar de que en numerosas ocasiones se les denomina osciladores lineales, es preciso utilizar alguna característica no-lineal para generar una onda de salida sinusoidal. De hecho, los osciladores son esencialmente no-lineales lo que complica las técnicas de diseño y análisis de este tipo de circuitos.

El diseño de osciladores se realiza en dos fases: una lineal, basado en métodos en el dominio frecuencial que utilizan análisis de circuitos realimentados, y otra no-lineal, que utiliza mecanismos no lineales para el control de la amplitud. Un oscilador es básicamente un circuito autónomo, es decir, es capaz de generar una señal periódica sinusoidal sin necesidad de aplicar ninguna entrada. Una diferencia fundamental respecto a los circuitos multivibradores es que estos últimos son circuitos no lineales (basados en comparadores, disparadores de Schmitt, …) frente a los circuitos cuasi-lineales de los osciladores.

La calidad de la onda sinusoidal se expresa a través del coeficiente de distorsión armónica total (total harmonic distortion o THD), definido como

Coeficiente de distorsión armónica total - Electrónica Unicrom

donde Dkrepresenta la relación entre la amplitud del armónico k y el armónico fundamental descrita en series de Fourier.

Por ejemplo, la transformada de Fourier de una onda triangular únicamente tiene armónicos impares (los pares son nulos) amplitud relativa al armónico fundamental vale 1/k. En este caso, el THD toma el valor

Coeficiente de distorsión armónica total de una onda triangular - Electrónica Unicrom

Es decir, una onda triangular es una grosera aproximación de una onda sinusoidal con un THD del 12%. Es evidente que el objetivo de los osciladores sinusoidales es generar señales con THD=0.

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