Generadores electronicos

Los generadores son dispositivos electrónicos que convierten la energía de una fuente de corriente continua en energía de corriente alterna (oscilaciones electromagnéticas) con varias formas de la frecuencia y potencia requeridas.

Los generadores electrónicos utilizados en radiodifusión, medicina, radar, forman parte de convertidores de analógico a digital, sistemas de microprocesadores, etc.

Ningún sistema electrónico está completo sin generadores internos o externos que determinen el ritmo de su funcionamiento. Requisitos básicos para generadores: estabilidad de la frecuencia de vibración y la capacidad de eliminar señales de ellos para su uso posterior.

Clasificación de generadores electrónicos:

1) según la forma de las señales de salida:

— señales sinusoidales;

— señales rectangulares (multivibradores);

— señales de voltaje de variación lineal (CLAY) o también llamados generadores de voltaje de diente de sierra;

— señales de forma especial.

2) de la frecuencia de las oscilaciones generadas (condicionalmente):

— baja frecuencia (hasta 100 kHz);

— alta frecuencia (por encima de 100 kHz).

3) por el método de excitación:

— con excitación independiente (externa);

— con autoexcitación (autogeneradores).

Autogenerador: un generador autoexcitado, sin influencia externa, que convierte la energía de las fuentes de energía en vibración continua, por ejemplo, un circuito vibratorio.

Figura 1 — Diagrama de bloques del generador

Los circuitos del generador electrónico (Figura 1) se construyen de acuerdo con los mismos esquemas que los amplificadores, solo que los generadores no tienen una fuente de señal de entrada, se reemplaza por una señal de retroalimentación positiva (PIC). Le recordamos que la retroalimentación es la transferencia de parte de la señal de salida al circuito de entrada. La forma de onda requerida es proporcionada por la estructura del bucle de retroalimentación. Para establecer la frecuencia de oscilación, los circuitos OS se basan en circuitos LC o RC (la frecuencia determina el tiempo de recarga del condensador).

La señal generada en el circuito PIC se aplica a la entrada del amplificador, se amplifica por un factor K y se envía a la salida. En este caso, parte de la señal de salida se devuelve a la entrada a través del circuito PIC, donde es atenuada por un factor K, lo que permitirá mantener constante la amplitud de la señal de salida del generador.

Los osciladores con excitación externa independiente (amplificadores selectivos) son amplificadores de potencia con el rango parcial correspondiente, cuya entrada es una señal eléctrica de un oscilador. Estos. solo se amplifica una cierta banda de frecuencia.

Generadores RC

Para crear generadores de baja frecuencia se suelen utilizar amplificadores operacionales, como un circuito PIC, se instalan circuitos RC para proporcionar una determinada frecuencia f0 de oscilaciones sinusoidales.

Los circuitos RC son filtros de frecuencia: dispositivos que pasan señales en un cierto rango de frecuencia y no pasan al rango incorrecto.En este caso, a través del circuito de retroalimentación, el amplificador se retroalimenta a la entrada del amplificador, lo que significa que solo se amplifica una determinada frecuencia o banda de frecuencia.

La figura 2 muestra los principales tipos de filtros de frecuencia y su respuesta de frecuencia (AFC). La respuesta de frecuencia muestra el ancho de banda del filtro en función de la frecuencia.

Figura 2 — Tipos de filtros de frecuencia y su respuesta de frecuencia

Tipos de filtros:

— filtros de paso bajo (LPF);

— filtros de paso alto (HPF);

— filtros de paso de banda (BPF);

— filtros de frecuencia de bloqueo (FSF).

Los filtros se caracterizan por una frecuencia de corte fc por encima o por debajo de la cual hay una fuerte atenuación de la señal.Las bandas de paso y los filtros de rechazo también se caracterizan por el ancho de banda IFP (RFP non-pass).

La Figura 3 muestra un diagrama de un generador sinusoidal. La ganancia requerida se establece utilizando el circuito OOS de las resistencias R1, R2. En este caso, el circuito PIC es un filtro pasabanda. La frecuencia de resonancia f0 está determinada por la fórmula: f0 = 1 / (2πRC)

Para estabilizar la frecuencia de las oscilaciones generadas, se utilizan resonadores de cuarzo como circuito de sintonización de frecuencia. Un resonador de cuarzo es una placa mineral delgada montada en un soporte de cuarzo. Como sabes, el cuarzo tiene efecto piezoeléctrico, lo que permite utilizarlo como un sistema equivalente a un circuito eléctrico oscilante y que posee propiedades resonantes. Las frecuencias resonantes de las placas de cuarzo van desde unos pocos kilohercios hasta miles de MHz con una inestabilidad de frecuencia típicamente del orden de 10-8 e inferior.

Figura 3 — Diagrama de un generador de onda sinusoidal RC

Los multivibradores son generadores electrónicos. señales de onda cuadrada.

El multivibrador en la mayoría de los casos realiza la función de un oscilador maestro que genera pulsos de entrada de disparo para nodos y bloques subsiguientes en un sistema de acción digital o de pulso.

La Figura 4 muestra un diagrama de un multivibrador simétrico basado en IOU. Simétrico: el tiempo de pulso de un pulso rectangular es igual al tiempo de pausa tpausa = tpausa.

La IOU está cubierta por retroalimentación positiva: un circuito R1, R2 que actúa por igual en todas las frecuencias. El voltaje en la entrada sin desviación es constante y depende de la resistencia de las resistencias R1, R2. El voltaje de entrada del multivibrador se genera usando OOS a través del circuito RC.

Figura 4 — Esquema de un multivibrador simétrico

El nivel de voltaje de salida cambia de + Usat a -Us y viceversa.

Si la tensión de salida Uout = + Usat, el condensador se carga y la tensión Uc que actúa sobre la entrada inversora aumenta exponencialmente (Fig. 5).

Con la igualdad Un = Uc, habrá un cambio brusco en el voltaje de salida Uout = -Us, lo que conducirá a una sobrecarga del capacitor. Cuando se alcance la igualdad -Un = -Uc, el estado de Uout volverá a cambiar. El proceso se repite.

Figura 5 — Diagramas de tiempo para la operación de multivibradores

Cambiar la constante de tiempo del circuito RC da como resultado un cambio tiempo de carga y descarga del capacitor, y por lo tanto la frecuencia de oscilación del multivibrador. Además, la frecuencia depende de los parámetros PIC y está determinada por la fórmula: f = 1 / T = 1 / 2t y = 1 / [2 ln (1 + 2 R1 / R2)]

Si es necesario obtener oscilaciones rectangulares asimétricas para t y ≠ tp, se utilizan multivibradores asimétricos, en los que el condensador se recarga en diferentes circuitos con diferentes constantes de tiempo.

Un solo vibrador (multivibradores en espera) está diseñado para formar un pulso de voltaje rectangular de la duración requerida cuando se expone a un pulso de disparo corto en la entrada. Los monovibradores a menudo se denominan relés electrónicos de retardo de tiempo.

Hay más en la literatura técnica. el nombre del one-shot es el multivibrador en espera.

Un monovibrador tiene un estado estacionario a largo plazo, el equilibrio en el que se encuentra antes de que se aplique el pulso de disparo. El segundo estado posible es temporalmente estable. El univibrador entra en este estado bajo la acción de un pulso de disparo y puede estar en él por un tiempo limitado tv, después del cual vuelve automáticamente a su estado inicial.

Los requisitos principales para los dispositivos de disparo único son la estabilidad de la duración del pulso de salida y la estabilidad de su estado inicial.

Los generadores de voltaje lineal (CLAY) forman señales periódicas que varían linealmente (pulsos de diente de sierra).

Los pulsos de diente de sierra se caracterizan por la duración de la carrera de trabajo tp, la duración de la carrera de retorno y la amplitud Um (Figura 6, b).

Para crear una dependencia lineal del voltaje en el tiempo, se usa con mayor frecuencia la carga (o descarga) de un capacitor con una corriente constante. El esquema más simple de CLAY se muestra en la figura 6, a.

Cuando el transistor VT está cerrado, el capacitor C2 es cargado por la fuente de alimentación Up a través de la resistencia R2. En este caso, el voltaje en el capacitor y por lo tanto en la salida aumenta linealmente.Cuando llega un pulso positivo a la base, el transistor se abre y el capacitor se descarga rápidamente a través de su baja resistencia, lo que proporciona una rápida reducción del voltaje de salida a cero, y viceversa.

CLAY se utiliza en dispositivos de escaneo de haz en CRT, en convertidores de analógico a digital (ADC) y otros dispositivos de conversión.

Figura 6 — a) El esquema más simple para la formación de voltaje que cambia linealmente b) Diagrama de tiempo de pulsos de trión.