Un único integrado permite la realización de un sofisticado generador de funciones. Con 4 bandas de frecuencias, cubriendo de 100 Hz a 100 kHz, este generador tiene salidas con tres formas de ondas (rectangular, triangular y senoidal) con bajísima distorsión. Ajustes de intensidad, distorsión, frecuencia y simetría permiten la utilización del generador en una infinidad de aplicaciones prácticas. Si usted no tiene un buen generador de funciones y todavía no conoce las posibilidades del XR2206 no debe dejar de leer este articulo.
Nota: Esto articulo es de 1988. Lo XR2206 no es un componente común actualmente.
Los generadores de funciones son elementos de gran utilidad en el taller de trabajos electrónicos. Las señales rectangulares sin/en para el análisis de circuitos lógicos, distorsiones en amplificadores, inyección de señales en radios y equipos de RF y muchas otras aplicaciones.
Las señales senoidales, con bajas distorsiones, sirven para pruebas precisas de amplificadores de audio, filtros, ecualizadores, etc. Las señales triangulares (que pocos saben usar) sirven para pruebas de distorsiones en equipos de audio y muchas otras aplicaciones importantes.
El generador de funciones que presentamos en este artículo posee las tres formas de señales y cuatro bandas de frecuencias, con limites en 100, 1k, 10k y 100k. Esto da una cobertura de menos de 1 hasta 100 kHz, lo que lleva el instrumento a una infinidad de aplicaciones prácticas.
El corazón del circuito es el XR2206, un integrado especializado de EXAR, que podrá encontrar en los negocios especializados. Este integrado consiste en un generador completo de funciones que exige un mínimo de componentes externos para la realización de un instrumento de excelente calidad.
Características
Tensión de alimentación: 110/220V
Amplitud máxima de las señales de salida: SV (triangular y rectangular) 0,8V (senoidal)
Bandas de frecuencias: 4
Limites de frecuencias: l a 100.0ooHz
Impedancia de salida: 600 9
Las características específicas del XR2206 pueden ser analizadas a partir de las explicaciones sobre su principio de funcionamiento
XR2206
Existen dos circuitos integrados bastante populares destinados a la producción de senales complejas: el 8038, de lntersil, y el XR2206, de EXAR, que a hora estamos aplicando en un proyecto práctico.
En la figura 1 tenemos el diagrama en bloques que corresponde a la estructura interna del XR2206.
El bloque L representa el comando lógico que contiene conmutadores de corriente. El VCO consiste en un oscilador comandado por tensión (Voltage Controled Oscillator), que es excitado a partir de una lógica de comando.
El bloque C consiste en un conformador de onda que tiene por finalidad sintetizar las formas de onda senoidales.
La función del bloque A es amplificar señales con una ganancia variable.
Finalmente, tenemos un transistor Q, que es comandado por el VCO, permitiendo la producción de señales rectangulares.
El funcionamiento de todos estos bloques en conjunto se puede describir de la siguiente forma: el capacitor C, conectado al VCO, es cargado en régimen de corriente constante a partir de informaciones del bloque L y del VCO, hasta que la tensión entre sus armaduras llegue a un valor predeterminado.
En este momento, l lógica de control entra en acción, revirtiendo el ciclo, entonces, el capacitor comienza a descargarse, también bajo régimen de corriente constante. Cuando la tensión en los terminales del capacitor alcanzan un segundo valor predeterminado, el ciclo se invierte. De esta forma, se producen las oscilaciones del circuito en la frecuencia deseada.
Esta carga y descarga en corriente constante ya nos permite obtener en la salida del VCO una señal triangular, que es amplificada y ya puede ser aprovechada en la salida.
En los terminales 7 y 8 del integrado, podemos determinar los puntos en que tenemos el comienzo de la carga y la descarga del capacitor C y, con esto, la propia frecuencia del oscilador.
Podemos controlar este bloque L conectando entre los pinos 7 u 8 y la tierra, un resistor variable. Esta es la forma utilizada en nuestro circuito práctico para controlar la frecuencia en cada banda.
Las bandas, por otro lado, son determinadas por la conexión de 4 capacitores de valores diferentes entre los pinos 5 y 6 del VCO, seleccionados a través de una llave.
El transistor Q, conectado en la salida del VCO, satura o entra en corte, conforme el capacitor C está en proceso de carga o descarga, lo que nos lleva a la obtención de una serial perfectamente rectangular en su colector, cuando es debidamente polarizado.
En nuestro circuito practico, esta polarización se obtiene a partir de un resistor de 4k7 en serie con un resistor de 1k y la señal es retirada de su juntura, de modo que tenemos una amplitud menor.
Esta conexión al + Vcc del colector del transistor nos permite conseguir una serial perfectamente rectangular, con relación marca/ espacio de 50%.
Existen dos circuitos externos para ajuste de las formas de onda de las señales generadas. Uno de ellos consiste en un potenciômetro conectado entre los pinos 15 y 16 y sirve para ajuste de simetría de las señales rectangulares, mientras que el otro, un potenciômetro (o trimpot) conectado entre los pinos 13 y 14, sirve para ajustar la distorsión de las señales senoidales.
Cuando la llave S está abierta, el conformador de onda hace que sean producidas señales triangulares. Cuando S está cerrada, tenemos 1a producción de las señales senoidales.
El integrado posee también algunas entradas que pueden ser usadas de diversas formas, como la entrada AM y FSK. La entrada AM está conectada al conformador de onda y permite que se realice una modulación en amplitud de la señal generada.
La amplitud de la serial será máxima cuando la tensión aplicada a la entrada fuera nula, y disminuirá linealmente en función de la tensión aplicada. Con la conexión de un trimpot en esta salida, podemos hacer un ajuste de la amplitud máxima de la serial de salida para las formas triangular y senoidal, En caso que sea necesario, este pin podrá ser dotado de una llave reversible (1 polo x 2 posiciones) que tenga una de las posiciones acoplada al ajuste de de amplitud y otra a una entrada para modulación externa.
La entrada FSK está conectada a una lógica de comando que permite escoger entre la entrada 7 y 8 para control del VCO, siempre que se use una tensión de 0 o 2V. Con esta posibilidad, podemos construir um generador de rampas asimétricas, bastando para eso, conectar esta entrada al pin 11, y los pinos 7 y 8 a masa a través de resistores de valores diferentes.
Uno de los resistores determina el tiempo de subida y el otro, el tiempo de bajada. En nuestro proyecto no haremos uso de esta posibilidad, dejando desconectada la entrada FSK, y lo mismo ocurre con el pino 8 del VCO.
Las características operacionales del XR2206 y los valores de los componentes usados son los siguientes:
Tensiôn de alimentación entre 10 y 26V.
Corriente de alimentación entre 12 y 17 mA.
Frecuencias de operación entre 0,1 Hz y 1 Mhz.
Estabilidad de temperatura de 10 a 50 ppm/ oC.
Estabilidad en amplitud io,5 dB: de 0,5Hz a 1MHz.
Impedancia de salida del amplificador: 6.000.
Linealidad de la serial triangular: mejor que 1%.
Distorsión de las señales senoidales: inferior a 0,4%.
Amplitud máxima de las señales triangulares: 3V.
Amplitud máxima de las señales senoidales: 0,8V.
Valor recomendado del potenciômetro de simetría: 47k.
Valor recomendado del ajuste de distorsión: 470 Ω.
Valor de C: entre 1 nF y 100 µF.
Niveles de comando de la entrada FSK: 0,8 a 2,4V.
Impedância de entrada AM: 50 a 100 K.
Con estos datos resulta bastante simple hacer modificaciones en el proyecto original.
Montaje
En la figura 2 tenemos el diagrama completo de nuestro generador de [unciones de 4 bandas y 3 formas de onda, incluyendo una fuente de alimentación estabilizada de 12V.
La placa de circuito impreso, que incluye los principales elementos del montaje. aparece en la figura 3.
P1, P2, P3 y P4 son trimpots de ajuste para las funciones indicadas en el diagrama. P5 es un potenciômetro lineal, que podrá ser dotado de una escala de frecuencias con multiplicadores de acuerdo con las bandas seleccionadas por S1, que consiste en una llave de 1 polo x 4 posiciones donde son conectados los capacitores de frecuencias de las diversas bandas.
P6 es un potenciômetro lineal de 100 k que sirve de ajuste de amplitud de la señal de salida.
La llave S2, de 2 polos x 3 posiciones, rotativa, sirve-para seleccionar la forma de onda de la señal generada.
Los resistores son todos de 1/8 1/4W.
El LED indicador de funcionamiento es opcional.
El integrado CI-2 forma el sector de alimentación estabilizada. Podemos usar en su lugar el 7815, o incluso el 7818 para mayor tensión de alimentación, con las debidas alteraciones en la tensión de secundario del transformador.
El transformador tiene bobinado primario de acuerdo con la red local y secundario de por lo menos 250 mA.
Los electrolíticos son de 16V o más. excepto C1 que debe ser para 25 o 26V.
Los diodos son los 1N4002 ó equivalentes y el fusible es de 150 mA o cercano a esto.
Para la salida de serial sugerimos el empleo de un conector, con la preparación de un cable blindado con pinzas cocodrilo, de modo de facilitar el trabajo de inyección de las señales en equipos a prueba.
En la figura 4 tenemos una sugerencia de panel para montaje del conjunto en caja plástica.
Los capacitores de frecuencia, de C3 a C6, deben ser de buena calidad, para obtener mejor precisión en las señales generadas.
Para el integrado XR2206 sugerimos el uso del zócalo DIL de 16 pinos. Un pequeño disipador de calor es recomendable para el integrado regulador de tensión.
Ajustes y uso
Para verificación de las escalas será interesante usar la salida rectangular conectada a la entrada de un buen frecuencímetro. Las variaciones que puedan ocurrir en los valores previstos se deben, básicamente, a las tolerancias de los capacitores. Si posee un buen capacímetro podrá seleccionar en un lote los que tengan valores más cercanos a los pedidos por la
El ajuste de la amplitud puede hacerse con la salida rectangular o triangular conectada a la entrada de un osciloscopio calibrado. En este caso, los valores máximos pueden ser ajustados conforme a la necesidad del trabajo de cada uno.
El mismo osciloscopio va a ser útil en los ajustes de simetría y distorsión. El ajuste de distorsión opera con al salida senoidal, mientras que el ajuste de simetría opera con al salida rectangular.
El ajuste de offset determina el nivel de serial de reposo en la salida del XR2206.
Después de todos los ajustes solo queda pensar eu usar el generador, observando que su salida es de alta impedancia.
En la figura 5 damos un circuito adicional de un amplificador lineal que actúa satisfactoriamente en la banda de operación del generador de funciones y que sirve de "buffer" para aplicaciones en que se necesite mayor potencia.
Con este recurso tenemos un aumento de la amplitud de las seriales obtenida en la salida, con ganancia dada por el potenciômetro de realimentación, y una potencia mayor, garantizada por una baja impedancia (100 Ω) para la señal de salida.
Se puede usar un 741 en esta función, alimentado a partir de la misma fuente.
De entre los posibles usos mencionados para el aparato, citamos el ajuste y verificación de equipos de audio, filtros, ecualizadores, circuitos TTL y muchos otros.
En forma general, podemos decir que un generador de funciones consiste en un generador de audio con capacidad amplia para generar señales de diversas formas de onda.
Publicado Originalmente en 1988