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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA / FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA

TEMA: GENERADOR DE SEÑALES USANDO EL XR 2206

INTEGRANTES:

●  Medina Vásquez, Andrea Noelia (20210120G)

●  Quiñones Loa, Zahid Cristopher (20210080E)

●  Peña Valderrama, Ghiro Yull Dylan (20211234F)
●  Rojas Inoñan, Milton Fernando Antonio (20211001A)

CURSO: Laboratorio de Electrónica 2

Semestre 2024-1

DOCENTE: Alburqueque Guerrero, Ángel Luis

LIMA-PERÚ

04 de junio del 2024

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1. ¿Para qué sirve un generador de ondas  o generador de funciones?

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1. ¿Para qué sirve un generador de ondas  o generador de funciones?

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Un generador de ondas, o generador de funciones, es un dispositivo esencial en electrónica y ingeniería, que produce señales eléctricas de diversas formas y frecuencias. Se utiliza principalmente para pruebas y diagnóstico de circuitos, calibración de instrumentos, investigación y desarrollo, simulación de señales, educación y entrenamiento, producción de audio y música, y aplicaciones médicas. Estos generadores pueden crear diversas formas de onda, como sinusoidal, cuadrada, triangular y de pulso, lo que les permite ser herramientas indispensables para verificar el funcionamiento de circuitos, calibrar equipos, diseñar y probar nuevos sistemas electrónicos, enseñar principios de electrónica y comunicaciones, y calibrar dispositivos médicos.

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3. ¿Cuáles son los valores recomendados de las resistencias y condensadores conectados al XR 2206?

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3. ¿Cuáles son los valores recomendados de las resistencias y condensadores conectados al XR 2206?

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4. Dibuje los esquemas para generar sinusoides de una y dos fuentes

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4. Dibuje los esquemas para generar sinusoides de una y dos fuentes

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5. ¿Cuál es (o son) el procedimiento de calibración y ajuste para un mejor funcionamiento?

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5. ¿Cuál es (o son) el procedimiento de calibración y ajuste para un mejor funcionamiento?

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6. ¿Por qué conviene más usar una fuente de alimentación simétrica?

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6. ¿Por qué conviene más usar una fuente de alimentación simétrica?

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7. ¿Cuál es la diferencia entre colocar una resistencia en el pin 7 o pin 8 del XR 2206?

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7. ¿Cuál es la diferencia entre colocar una resistencia en el pin 7 o pin 8 del XR 2206?

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8. ¿Cómo se elige la señal triangular o sinusoidal en el XR 2206?

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8. ¿Cómo se elige la señal triangular o sinusoidal en el XR 2206?

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9. ¿La salida de onda cuadrada es compatible para aplicar a circuitos digitales TTL?

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9. ¿La salida de onda cuadrada es compatible para aplicar a circuitos digitales TTL?

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10. ¿Cómo se modifica la frecuencia de la señal de salida del generador?

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10. ¿Cómo se modifica la frecuencia de la señal de salida del generador?

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11. Calcule teóricamente las frecuencias mínima y máxima de operación para el circuito de la Figura 3.2 del archivo PDF. Nota: R6 = R7

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11. Calcule teóricamente las frecuencias mínima y máxima de operación para el circuito de la Figura 3.2 del archivo PDF. Nota: R6 = R7

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12. ¿Cuál es la finalidad de las resistencias R3, R4, R5 sobre la forma de onda sinusoidal?

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12. ¿Cuál es la finalidad de las resistencias R3, R4, R5 sobre la forma de onda sinusoidal?

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13. Simule en computadora los circuitos de la Figuras 3.2, 3.17 y 3.19 

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13. Simule en computadora los circuitos de la Figuras 3.2, 3.17 y 3.19 

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El CI XR2206 es un circuito integrado utilizado para la generación de señales, capaz de producir diversas formas de onda como sinusoidal, cuadrada, triangular y de diente de sierra. Es conocido por su versatilidad y facilidad de uso en una amplia gama de aplicaciones electrónicas.

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Entre sus características principales, el XR2206 permite ajustar la frecuencia de salida desde menos de 1 Hz hasta más de 1 MHz mediante componentes externos como resistencias y condensadores. También ofrece ajustes de amplitud y offset de la señal, y soporta modulación de frecuencia (FM) y de amplitud (AM), lo que lo hace adecuado para aplicaciones de comunicaciones y procesamiento de señales.

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Las aplicaciones del XR2206 son variadas e incluyen pruebas y diagnóstico de circuitos electrónicos, calibración de instrumentos de medición, desarrollo y prueba de equipos de comunicación, educación en laboratorios de electrónica, y generación de tonos de prueba en el campo del audio. Su capacidad para generar señales precisas lo convierte en una herramienta indispensable en estos campos.

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El circuito mostrado en la figura 3.2 representa una generación de ondas sinusoidales, cuadradas o triangulares, otorgadas gracias al componente XR-2206, el cual determinara la frecuencia de la señal generada mediante el valor de los componentes externos conectados a él. (Para el circuito dado, esta frecuencia dependerá de las resistencias y capacitores conectados).

La frecuencia de operación del circuito se halla teóricamente por la fórmula:

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Donde:

R: es la resistencia equivalente en la entrada del generador

C: es el capacitor conectado a los pines del XR-2206

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Dado que R6 y R7 tienen mismos valores (5.6 kΩ), entonces podemos encontrar la resistencia de entrada equivalente mediante:

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Hallamos los valores de tensión para las resistencias R3 (preestablecido 50 kΩ) y R1 (potenciómetro de 100 kΩ)

Por divisor de tensión:

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Para el valor del capacitor, notamos que a los pines del XR-2206 está conectado el capacitor C1, por dato se nos dice que este capacitor tiene valor de 1 μF.

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Asumiendo que generalmente se implementa un Vcc = 12 V

Notemos que el valor de VR3 es constante, porque R3 ya está preestablecido; por lo tanto, la frecuencia solo varía por acción del potenciómetro R1, como indica la teoría.

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Considerando que la frecuencia aumenta a medida que se aumenta la resistencia del potenciómetro, entonces tenemos:

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Respecto a la salida de onda sinusoidal, R3 se encarga de establecer la máxima amplitud de la sinusoide, si se desea menor amplitud basta con disminuir el valor de R3 por debajo del preestablecido; sin embargo, no se podrá incrementar la amplitud si es que se establece mayor resistencia sobre la preestablecida. Por otra parte, R4 se encarga de la distorsión de la onda sinusoidal, sin este resistor la señal de salida sería una onda triangular; finalmente, R5 permite la variación de la amplitud en la señal de salida, diferenciándose de R3, ya que este no determina la máxima amplitud que la sinusoide tendrá, pero si puede modificarla.

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Circuito y Forma de onda de la salida

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Circuito y Forma de onda de la salida (Modulación AM)

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Circuito y Forma de onda de la salida (Modulación FM)

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Dicha frecuencia de oscilación está representado por:

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Los valores de las resistencias y condensadores conectados al XR2206 determinan la frecuencia de las señales generadas y pueden variar según las necesidades específicas de la aplicación

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Donde el valor de R está dado por la resistencia de temporización y el valor de C está dado por la condensador de temporización.

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Frecuencia baja (KHz): Deberemos tomar unos valores de resistencia en el rango de kiloohmios, y un condensador del rango de microfaradios.

Frecuencia Alta (KHz a MHz): Deberemos tomar unos valores de resistencia en el rango de ohmios a máximo kiloohmios, y un condensador del rango de picofaradios y nanofaradios.

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Esquema de generador sinusoidal para una fuente

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Esquema de generador sinusoidal para una fuente

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Esquema de generador sinusoidal para dos fuentes o fuente dividida

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Esquema de generador sinusoidal para dos fuentes o fuente dividida

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Circuito generador de formas de onda de pulso y rampa (Datasheet XR2206)

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En la configuración de la imagen se cortocircuita la terminal de desplazamiento FSK (Pin 9) con la salida de forma de onda cuadrada (Pin 11). Con esto, el circuito automáticamente alterna los desplazamientos de frecuencia entre dos frecuencias distintas durante los flancos de subida y bajada de la forma de onda de salida.

El ancho de pulso y el ciclo de trabajo se pueden ajustar de 1% a 99% dependiendo de los valores de R1 y R2.

R1 y R2 deben estar en el rango de 1KΩ a 2MΩ.

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Características de las ondas de salida del XR2206

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Según la hoja de datos del XR2206, la salida de onda cuadrada tiene una amplitud de 12 Vpp y tiempos de subida y bajada de 250 ns y 50 ns respectivamente. Esto es adecuado para los circuitos TTL que en su mayoría requieren tiempos de conmutación rápidos.

Para asegurar la compatibilidad de la forma de onda de salida con los circuitos digitales TTL es necesario adaptar el nivel de voltaje a los niveles TTL estándar (0V a 5V) mediante un divisor de voltaje o algún circuito de adaptación de nivel. Considerando lo anterior, se puede decir que la salida de onda cuadrada sí es compatible para aplicar a circuitos digitales TTL, bajo ciertas condiciones.

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La frecuencia de oscilación es determinada por el capacitor de temporización (C) entre los pines 5 y 6, y por el resistor de temporización R conectado al pin 7 u 8 .

La frecuencia está dada por:

f_0=\frac{1}{RC}Hz

Así, la frecuencia se puede ajustar variando R o C.

Para valores de R entre 4kΩ y 200kΩ se mantiene una estabilidad térmica óptima.

Los valores recomendados de C están entre 1000pF y 100uF.

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Rangos de frecuencias correspondientes a valores de C1

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R vs Frecuencia de oscilación (Datasheet XR2206)

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La habilitación de una salida senoidal o triangular depende de la relación entre los pines 13 y 14, de manera que la salida es senoidal al haber una conexión (S1: cerrado) y la salida es triangular cuando no hay una conexión o se desconecta la resistencia RA entre esos pines (S1: abierto) como se ve en la imagen. Puesto de otra manera:

S1: cerrado -> salida senoidal

S1: abierto -> salida triangular

Nota: La amplitud de la onda triangular será el doble que el de la onda senoidal.

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Circuito para generación de ondas senoidales con distorsión harmónica mínima (Datasheet XR2206)

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Una vez conocida la frecuencia de oscilación y con el valor indicado de R1 se debe elegir el valor correspondiente de C1 y de esta forma ir variando R1 hasta obtener la frecuencia deseada. Cuando se coloca una resistencia de R4=220 Ω entre los pines 13 y 14, se generara una salida sinusoidal en el pin 2 con una distorsión menos que 2.5%. R6, R7, C3 y C4 sirven para polarizar la señal del pin 2 aproximadamente a la mitad del valor de la fuente de alimentación. La señal de salida (pin 2) es desacoplada del nivel DC por C5 (100 uF) y tiene una amplitud totalmente variable vía R5 (1K) que proporciona la señal de salida final. La máxima amplitud de la señal se puede hacer mediante R3 (previa desconexión de R4 del pin 13),donde se obtiene una señal de forma de onda triangular a la salida que puede ser modificada (su recorte) variando R3. La distorsión puede reducirse por debajo de 2.5% mediante un ajuste cuidadoso de R4.

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Una fuente de alimentación simétrica es ventajosa en muchas aplicaciones electrónicas debido a su flexibilidad, simplificación de circuitos y capacidad para trabajar con componentes y dispositivos específicos que requieren polaridades opuestas. Esto la hace especialmente útil en aplicaciones de electrónica, audio, comunicaciones y otros campos donde se necesita controlar y suministrar voltajes tanto positivos como negativos.

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Cuando se conecta una resistencia al pin 7 o al pin 8 del XR-2206, se está ajustando la amplitud de la señal de salida, pero en diferentes configuraciones:

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Permite controlar la amplitud de la señal de salida utilizando una tensión de control (Vc) en lugar de una resistencia fija. La resistencia se conecta en serie con Vc para ajustar la amplitud. Cambiando el valor de esta resistencia o la tensión de control se puede variar la amplitud de la señal de salida de manera más flexible.

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Permite controlar la amplitud de la señal de salida ajustando la corriente de carga (Ic) del capacitor en el generador de funciones. La resistencia se conecta en paralelo con el capacitor y la corriente de carga varía en función de la resistencia. Cambiando el valor de esta resistencia se ajusta la amplitud de la señal de salida.