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frecuencimetro [2013/05/14 21:34] – [CIRCUITO BÁSICO DEL GENERADOR DE 3 FORMAS DE ONDAS] sakifrecuencimetro [2014/02/05 14:29] (actual) – editor externo 127.0.0.1
Línea 1: Línea 1:
-====== Generador de 3 tipos de formas de onda: triangular, sinusoidal y cuadrada ======+ ====== Frecuencímetro ======
  
- Buscando sencillez, economía y versatilidad, he vuelto a elegir un diseño sencillo y con el mínimo de componentes que he podido encontrar. Me he basado en el esquema de la página: http://www.angelfire.com/country/paraguay/gf.htm  que a su vez se parece mucho al esquema básico que aparece en el propio datasheet del integrado que lo compone el popular y económico {{:gen-fun:xr2206v1.pdf|XR2206}}. Aunque he añadido algunos componentes para aumentar rango de frecuencias y controlar amplitud de onda cuadrada. 
  
 +**Contenido copiado de: http://www.sharatronica.com/frecuencimetro.html**
  
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-{{ :gen-fun:image002.jpg?200|Figura 1: Presentación externa del Generador de Funciones}} 
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-  + El frecuencimetro es un instrumento para medir cuantas veces se repite una señal durante 1 segundo, parámetro que es de suma importancia en los circuitos electrónicos. El que se describe a continuación opera en un rango de 0 a 50 MHZ, puede medir señales con forma de onda cuadrada, senoidal. En ondas de tipo triangular el dispositivo tiene problemas, por no contar con un circuito de gatillado, aunque para la mayoría de los casos nos servirá.
-  +
-===== INTRODUCCIÓN =====+
  
-  + LECTURA DE LOS DISPLAY: Como solo se cuenta con 4 Displays para visualizar  la lectura, se ha adoptado una notación de ingeniería  para  mostrar el resultado final. De esta manera  los 3 primeros dígitos mostraran un dato que debe ser elevado a la  potencia de 10 indicada en el cuarto Display.
-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.).  +
-  +
-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. +
-  +
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-===== DESCRIPCIÓN GENERAL =====+
  
-  + Debido a esta distribución, el Display del exponente se ha ubicado a la derecha  y separado de los 3 primeros, dentro del circuito impreso. Por ejemplo, una lectura típica seria 1,20 X 10  a la tercera potencia, lo que equivale a 1.200 Hz.
-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 1500 KHz. En cada rango, la frecuencia puede ser finamente sintonizada por medio de un potenciómetro (R13) en un rango de 100:1. +
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-Las amplitud de las señales de salida pueden variarse aproximadamente de 0 a 6 Vp-p desde una impedancia de 600Ω +
-  +
-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. +
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-  +
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-===== CIRCUITO BÁSICO DEL GENERADOR DE 3 FORMAS DE ONDAS =====+
  
- {{:gen-fun:image003.jpg?linkonly|Esquema Original}} 
  
-{{ :gen-fun:generador-funciones.jpg |Esquema propio}} +{{ ::frecuencimetro:diagrama_frecuencimetro.jpg?direct&500 |}}
-  +
-Figura 2: Circuito esquemático del generador de funciones {{:gen-fun:generador_funciones.sch|Fichero sch}} (realizado en KiCAD) +
-  +
-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= 100  nF +
-    100 Hz   a   10 KHz  conecta C5=  10  nF +
-      1 KHz  a  100 KHz  conecta C6=   1  nF +
-    100 KHz  a  1.5 MHz  conecta C7= 100  pF Utilizar con cuidado  +
-    pues las formas de onda se comienzan a deteriorar en esta escala. +
-  +
-Estos rangos de frecuencias se seleccionan conectando condensadores de diferentes valores capacitivos (C3 a C7) entre las entradas TC1 y TC2 del XR2206, por medio del interruptor S1 rotativo de 1 polo 5 posiciones (aunque en el esquema está puesto como un dip-switch). +
-  +
-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 o C7, 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). +
- {{:gen-fun:image005.jpg |Fuente de alimentación}}{{ :gen-fun:image006.jpg|Alimentación con baterías}} +
-En la figura 3 se ilustran las recomendaciones para alimentación por medio de una fuente simétrica o por medio de baterías. +
-  +
- +
  
-===== Explicación de controles del generador de funciones ===== 
  
-  + El Pic 16f84a genera  a través de su puerto B los estados digitales para controlar los siete segmentos de cada Display de leds. El cátodo común debe recibir un estado bajo para poder encender sus segmentos, esto se hace a través de los transistores 2n3904, los que a su vez son controlados por los pines RA0 a RA3 en un tiempo de 70 mseg. En realidad solo hay un display encendido a la vez, pero por el efecto de persistencia de la retina del ojo humano, parecería que todos están encendidos a la vez. 
-Interruptor selector de rango de frecuencia, S1: en caso de necesitarse rangos de frecuencia adicionales, estos pueden agregarse usando un interruptor con más posiciones. Además, podría usarse una de las posiciones del interruptor S1 para apagar o encender el equipo, tal como se muestra en la figura 1. +La señal de entrada se hace a través del puerto RA4 y RB0 en serie, con la resistencia R12 de 470 ohm. El oscilador del Pic trabaja a 4mhz y llevado a tierra con dos condensadores C3 y C4 de 22pf.
-Interruptor selector de la onda triangular/sinusoidal, S2: selecciona la salida de onda triangular o sinusoidal. Opcionalmente podemos hacer que este interruptor seleccione todas las opciones de ondas de salida, a saber: triangular, sinusoidal, cuadrada máxima amplitud y cuadrada mitad de amplitud. Esta es la opción que deberíamos elegir para realizar la salida tal como se muestra en la figura 1. Para lograr esto se deben introducir modificaciones en el circuito de la figura 2 que deberán ser estudiadas y realizadas por los estudiantes. +
-  +
-Trimmers y potenciómetros +
-  +
-Ajuste del nivel offset de CC, R9: es usado para ajustar el nivel cc de la onda triangular o sinusoidal. +
-0V +
-0V +
-2V +
-  +
-  +
-  +
-  +
-  +
-  +
-  +
-  +
-  +
-  +
-  +
- +
  
-           Señal con 0V de nivel offset cc                         Señal con 2V de nivel offset cc 
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-Figura 4: Explicación del concepto de nivel offset cc de una señal 
-  
-Ajuste de la distorsión de la onda sinusoidal, R10: se usa para minimizar la THD de la salida sinusoidal. 
-Ajuste de la simetría de la onda sinusoidal, R11: se usa para optimizar la simetría de la salida sinusoidal. 
-Control de amplitud, R12: ajusta la amplitud de la salida triangular o sinusoidal. 
-Ajuste de frecuencia, R13: establece la frecuencia del oscilador para cualquier rango del ajuste del interruptor S1. Por lo tanto R13 sirve como sintonizador de frecuencia en un generador de formas de ondas convencional y varía la frecuencia del oscilador en un rango aproximado de 100:1. 
-  
  
-  +{{ :frecuencimetro:fuente-freq.jpg?direct&400 |}} 
-LISTA DE MATERIALES + 
-  + 
- ·        Condensadores + Esta fuente de alimentación, es extremadamente sencilla y fácil de construir. Utiliza el popular circuito integrado de tres pines 7805, el cual se encarga de regular la entrada de 9 a 12v  a 5v para el funcionamiento del Pic y los demás componentes. Los condensadores eliminan el rizado y ruidos eléctricos, se puede usar un adaptador de voltaje en la entrada que como mínimo tenga 300 ma de corriente. 
-  * ·        C1, C2, C7                 10mF/10V, electrolíticos + 
-  * ·        C3                              1mF, no polar, 10%, de mylar + 
-  * ·        C4                              0,1mF, 10%, de mylar +==== Circuito impreso del frecuencimetro. ==== 
-  * ·        C5                              0,01mF, 10%, de mylar + 
-  * ·        C6                             1000pF, 10%, de mylar + 
- ·        Resistencias: +{{ :frecuencimetro:pistas-placa-freq.png?direct |}} 
-  * ·        R1                               30KW, 1/4W, 10% + 
-  * ·        R2                               100KW, 1/4W, 10% + 
-  * ·        R3, R7                        1KW, 1/4W, 10% + 
-  * ·        R4                               9KW, 1/4W, 10% +==== Posicion de los componentes en la tarjeta. ==== 
-  * ·        R5, R6                        5KW, 1/4W, 10% + 
-  * ·        R8                               300KW, 1/4W, 10% + 
-  * ·        RX                              62KW, 1/4W, 10% (RX puede eliminarse para máxima salida) +{{ :frecuencimetro:compo-placa-freq.png?direct |}} 
-  * ·        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 +==== LISTA DE COMPONENTES ==== 
-  * ·        R11                             25KW, 1/4W, trimpot + 
-  * ·        R12                             50 KW, control de amplitud lineal +  * 1-Tarjeta de circuito impreso 
-  * ·        R13                             1MW, control de frecuencia, audio taper +  * 1-Microcontrolador pic 16f84a (programado) 
-·        Interruptores o switches: +  * 7-resistores de 220ohm (R1 A R7 + R13) 
-  * ·        S1                               Interruptor rotativo de 1 polo y 5 posiciones (1 para On/Off) +  * 4-resistores de 1kohm (R8 A R11) 
-  * ·        S2                               Interruptor SPST, deslizante +  * 1-resistor de 470ohm(R12) 
- ·        Otros: +  * 4-displays de 7segmentos  catodo comun 
- ·        Materiales necesarios para la terminación adecuada del proyecto: caja de proyecto, knobs, conductores, terminales, conectores, leds +  * 1-Cristal de cuarzo de 4mhz. 
- +  * 2-capacitores ceramicos de 22pf 
 +  * 1-capacitor ceramico de 100 nf 
 +  * 1-capacitor electrolitico de 470ufX25v 
 +  * 1-capacitor electrolitico de 10uFX16V 
 +  * 1-Base para el integrado de 18 pines. 
 +  * 4-transistores 2n3904. 
 +  * 1-regulador 7805 
 +  * 1-adaptador de voltage de 9 a 12v dc 
 +  * 1-chasis (opcional 
 + 
 + 
 + 
 +====  Firmware para el PIC del frecuencímetro. ==== 
 + 
 +{{:frecuencimetro:frecuencimetro.rar|}}
  
frecuencimetro.1368567280.txt.gz · Última modificación: 2013/05/14 23:34 (editor externo)