generador de señales con ICL-8038

Área Electricidad, Electrónica y Automatización

“ELECTRÓNICA NO LINEAL” GUÍA METODOLÓGICA DE LABORATORIO. PARA EL ALUMNO.

EXPERIENCIA N° 4

GENERADOR DE SEÑALES CON ICL-8038.

PROFESOR: ALEJANDRO INDA RODRÍGUEZ.

INTEGRANTE DEL GRUPO: 1°_____________________________RUT:____________ 2°_____________________________RUT:____________ 3°_____________________________RUT:____________ FECHA:________

SECCIÓN:________

2015

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APRENDIZAJES ESPERADOS: I.- Arma y Conexiona circuitos no lineales generadores de señal con amplificadores operacionales, de distintas formas de onda. II.- Interpreta circuitos generadores de señal a partir de un esquema o topología dado, identificando las etapas y el tipo de realimentación. III.- Aplica ecuaciones para el cálculo de parámetros eléctricos en circuitos generadores de señal con amplificadores operacionales.

INFORMACIÓN PRELIMINAR: CARACTERÍSTICAS DEL ICL 8038. El circuito integrado ICL8038 es un generador de onda capaz de producir una señal SINUSOIDAL, CUADRADA, TRIANGULAR así como pulsos de ancho variable. Todo esto es posible con un mínimo de componentes externos. Este integrado es un Oscilador Controlado por Voltaje (VCO). Produce las señales de baja distorsión y alta linealidad que varían desde 0.01Hz hasta 300Khz. La frecuencia de operación puede ser seleccionada de manera externa y de un rango de 0.01Hz hasta 1Mhz Muy utilizado en circuitos de comunicación, instrumentación y aplicaciones de generador. Al analizar en bloques el integrado 8038 desde su interior, este dispone, de dos fuentes de corriente independientes, dos comparadores de tensión, un Flip-Flop o etapa Biestable cuya entrada es programable, dos amplificadores (uno para ondas triangulares y otro para ondas cuadradas) y un convertidor de onda triangular a senoidal.

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DIAGRAMA INTERNO EN BLOQUE.

El modo de funcionamiento de este integrado es como sigue: Un condensador externo se carga y descarga con dos fuentes de corriente. La fuente de corriente 1 está funcionando continuamente mientras que la fuente de corriente 2 se conecta y desconecta con el Flip-Flop del circuito. Si la fuente de corriente 2 esta desconectada, el condensador se carga con la corriente de la fuente de corriente 1 (la tensión del condensador sube, linealmente, con el tiempo). Cuando la tensión en los bornes del condensador alcanza un determinado nivel (dos tercios de la tensión de alimentación) el comparador 1 cambia el estado del Flip-Flop lo cual hace que entre en funcionamiento la fuente de corriente 2. La fuente de corriente 2 genera una corriente I2 el doble de I1, de manera tal que el condensador se descargado, linealmente, con una corriente neta igual a la que genera la fuente de corriente 1. La tensión del condensador decrece, linealmente, con el tiempo hasta que alcanza un tercio de la tensión de alimentación, momento en el cual cambia de estado (volviendo al estado original) iniciándose un nuevo ciclo. Los niveles de los generadores de corriente pueden ser seleccionados, dentro de un amplio rango, mediante dos resistencias externas.

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Si se ajustan a niveles diferentes el 1 y el 2, se obtiene un diente de sierra asimétrico y una señal rectangular de pulso variable. Por tanto, la simetría es posible ajustarla mediante dos resistencias externas Ra y Rb conectadas entre V + y los pines 4 y 5 del integrado. Normalmente, los terminales 7 y 8 del integrado se unen por lo que el tiempo de subida t1 depende, directamente, de Ra y de C mientras que el de bajada t2 depende, directamente, de Ra, Rb y C, e inversamente, de (Ra - Rb). La frecuencia f se determina en base a t1 y t2 f = 1 / t1+t2. La frecuencia de conmutación, así como los tiempos de subida y bajada, no depende de la tensión de alimentación del integrado debido a que los valores de I1 e I2, así como las tensiones de referencia de entrada a los comparadores, son valores que dependen linealmente de la alimentación y los efectos se contrarrestan en el integrado. Una resistencia conectada entre el Pin 12 del integrado y -VCC sirve para minimizar la distorsión (a niveles del orden del 1% con el potenciómetro en un valor aproximado de 80KΩ) de la onda sinusoidal generada. Para conseguir menores niveles de distorsión (del orden del 0:5%) es necesario conectar dos potenciómetros (de 100KΩ cada uno) en serie con sendas resistencias y conectados entre +VCC y los pines 1 y 12, respectivamente, del integrado. La selección de los valores de Ra, Rb y C depende únicamente, del nivel de corriente de carga (I1 e I2). Un nivel de I1 inferior a 1µA no es deseable debido a que las corrientes de fuga de los transistores generan errores significativos a altas temperaturas. Los mejores resultados se logran con corrientes de carga entre 10µA y 1mA. La corriente de carga se determina, si los terminales 7 y 8 del integrado se encuentran cortocircuitados, como:

. La onda cuadrada se obtiene en el terminal 9 y es de tipo a colector abierto. Para utilizarla, es necesario conectar una resistencia entre este terminal y la tensión positiva de alimentación (+VCC). La frecuencia de salida del generador depende, directamente, de la tensión continua del terminal 8 respecto de +VCC. Variando esta tensión, es posible conseguir la frecuencia de salida deseada. Se puede, además, obtener una señal de salida modulada en frecuencia. Para ello, la señal (si es pequeña y genera variaciones de frecuencia inferiores al 10%) a modular se conectara en serie con un condensador de desacoplo al terminal 8 del circuito integrado. INACAP Santiago Sur

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Si las variaciones son grandes, la señal a modular se conecta entre +VCC y el terminal 8 (en este caso, la tensión puede variar entre:

El encapsulado y la distribución de pines, se muestra en la siguiente figura:

MATERIALES A UTILIZAR: 01 Entrenador Electrónico. 01 Osciloscopio Digital. 01 Multitester Digital. 01 Chip o circuito integrado ICL-8038. 01 Diodo 1N-4002 01 Potenciómetro de 10KΩ. 01 Potenciómetro de 100KΩ 01 Potenciómetro de 1KΩ. 01 Potenciómetro de 15MΩ. 02 Resistencias de 3,3KΩ. 01 Resistencias de 1KΩ. 01 Resistencias de 10KΩ. 02 Resistencias de 4,7KΩ. 01 Resistencias de 22KΩ. 01 Resistencias de 15KΩ. 01 Condensador de 100nf. 01 Condensador de 4,7nf. 01 sonda de osciloscopio. 01 Alicate de punta. 01 Alicate cortante. Alambre de conexión.

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PROCESO PRÁCTICO: I ETAPA: “GENERADOR DE FUNCIONES CON FRECUENCIA FIJA” 1-1. Identificar función y ubicación de los terminales o pines del CI: 8038. 1-2. Determinar la frecuencia de las señales (fo), en base a los parámetros resistivos y capacitivo, anotar dicho valor en tabla Nª1. 1-3. Armar y conexionar el circuito de la figura N°1. 1-4. Alimentar dicho circuito con un ±VCC= 10V. FIGURA Nª1

R=1KΩ, RA= 3,3KΩ, RB= 1KΩ, RD= 100KΩ, RL=10KΩ, C=100nf. ±VCC=10V.

1-5. Verificar funcionamiento del circuito, visualizando formas de onda en cada una de las salidas. 1-6. En forma teórica la frecuencia de las señales, se puede determinar mediante las siguientes ecuaciones:

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La resistencia R debe seleccionarse para que la corriente presente un valor entre 10 uA y 1 mA.

1-7. Visualizar señales de salida (Vo) y medir sus parámetros eléctricos. 1-8. Graficar formas de onda y tabular valores medidos en Tabla Nª1.

TABLA N° 1

II ETAPA: “GENERADOR DE FUNCIONES CON FRECUENCIA AJUSTABLE” 2-1. Identificar función y ubicación de los terminales o pines del CI: 8038. 2-2. Armar y conexionar el circuito de la figura N°2. 2-3. Alimentar dicho circuito con un ±VCC= 10V. 2-4. Verificar funcionamiento del circuito. 2-5. Ajustar (P2) para las frecuencias indicadas en tabla Nª2.

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2-6. Visualizar cada señal de salida y medir sus parámetros eléctricos. 2-7. Graficar formas de onda y anotar sus tensiones en dicha tabla, para cada frecuencia.

FIGURA Nª2.

RA=RB= 4,7KΩ. P1= 1KΩ. P2= 10KΩ. RJ1 ≈ 15MΩ. RJ2= 100KΩ. R2= 22KΩ. RL=15KΩ. C1=100nf. C2=4,7nf D1= 1N4002. IC= ICL-8038.

TABLA Nª2.

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III ETAPA: “CUESTIONARIO” Desarrollar por escrito las siguientes preguntas: 3-1. Que función cumplen los comparadores internos del circuito en bloque: _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________

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_______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ 3-2. En el circuito de la figura Nª1 ¿Qué función cumple la resistencia ajustable (R)?. _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ 3-3. En el circuito de la figura Nª1 ¿Qué función cumple la resistencia ajustable (RD)?. _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ 3-4. Como se ajusta el Ciclo Útil o Ciclo de trabajo, para una señal Simétrica de salida en este circuito integrado ICL8038: _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ 3-5. Para el circuito de la figura Nª2 ¿Qué función cumple la resistencia ajustable (RJ1)?. _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________

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3-6 Como se determina la frecuencia de la señal, en el circuito de la figura Nª2, especifique. _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ 3-7 Que función cumple en el circuito de la figura Nª2, la resistencia ajustable (P2). _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ 3-8 De que depende la amplitud de las señales de salida Vo1, Vo2, Vo3 en este generador. _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________

EVALUACIÓN CON PAUTA DE COTEJO.

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