Presentamos un interesante generador de funciones que utiliza sólo dos circuitos integrados y produce señales con formas de onda rectangular, triangular y senoidal de buena calidad, sirviendo para innumerables aplicaciones prácticas, tanto en el laboratorio de proyectos y en el taller de reparación. El circuito posee un amplificador operacional en la salida que proporciona una señal amplificada de buena intensidad.
Este generador de funciones tiene como base un oscilador CMOS que aprovecha las 4 puertas NAND de un 4011 como inversores, generando señales en la banda que va de 0-1 kHz a 0-100 kHz con buena intensidad.
La llave S2 permite hacer la selección de los capacitores para las escalas de frecuencia y tenemos aún controles que hacen el ajuste de simetría e Iinealidad de las formas de onda generadas.
Por supuesto, para producir la forma de onda deseada, actuando sobre los controles, es necesario el monitoreo de un osciloscopio.
Además de estos controles, aún hay un ajuste de intensidad de señal de salida cuya amplitud pico a pico llega a los 11 volts típicamente.
La alimentación se realiza con una tensión de 12 volts que puede obtenerse tanto de una fuente estabilizada como de pilas comunes, ya que el consumo de corriente de la unidad es relativamente bajo.
Todos los componentes usados en los proyectos son comunes y de bajo costo, lo que hace el montaje bastante didáctico, indicado principalmente a los laboratorios de escuelas.
Entre las aplicaciones para este generador, destacamos las siguientes:
- Verificación de distorsión en amplificadores, preamplificadores y circuitos de audio en general;
- Pruebas de circuitos digitales TTL y CMOS
- Ajustes de receptores como inyector de señales;
- Prueba de transductores;
- Análisis de filtros selectivos.
EL CIRCUITO
El oscilador básico, formado por dos de las cuatro puertas existentes en un 4011 (CI-1a y Cl-1b), genera una señal de forma rectangular y frecuencia que depende tanto de la posición de P2 con los valores de los condensadores seleccionados por la llave S2.
Para el menor capacitor tendremos una frecuencia límite del orden de 100 kHz y para el mayor 1 kHz. No debemos aumentar más la frecuencia límite de 100 kHz, pues el integrado, aunque oscile hasta algunos megahertz, no alcanzará una amplificación lineal por el 741 más allá de 100 kHz, en vista de su ganancia reducida en estas condiciones.
El potenciómetro P1 permite ajustar el punto de disparo de la puerta como oscilador, actuando así sobre la simetría de la señal generada, principalmente en la forma de onda senoidal.
La puerta Cl-1c funciona como integrador, permitiendo modificar la forma de onda de la señal conforme ajuste de P1 y P2 simultáneamente. Obtenemos a la salida de esta puerta una forma de onda triangular.
Finalmente, la puerta Cl-1d se utiliza para modificar la forma de onda triangular, haciéndola, en función del ajuste de P3, cerca de una sinusoide.
Las señales obtenidas por la llave S3 se aplican al amplificador operacional 741, que funciona con ganancia determinado por los resistores de 22 k y 10 k.
Un perfeccionamiento para el circuito sería dotar al amplificador con una ganancia variable, lo que puede lograrse con la utilización de un potenciómetro adicional de 100 k en serie con un resistor de 10 k en lugar del resistor de 22 k.
La salida tiene una resistencia de 470 ohmios que sirve de protección contra corto, aunque el integrado tiene una protección adicional interna.
El diagrama completo del generador se muestra en la figura 1.
MONTAJE
En la figura 2 tenemos el diseño de la placa de circuito impreso.
Recomendamos el uso de sockets para los circuitos integrados, ya que en la soldadura directa existe el peligro de daños por exceso de calor.
Los capacitores C1, C2, C3 y C8 deben ser cerámicos o de poliéster de buena calidad y los electrolíticos deben tener una tensión de trabajo de al menos 16 volts.
Los resistores son todos de 1/8 o ¼ W y los potenciómetros todos lineales.
S1 es un interruptor simple, mientras que S2 y S3 son llaves de 1 polo x 3 posiciones del tipo rotativo.
Para la alimentación tenemos la posibilidad de usar pilas (8 pilas) o entonces fuente, que debe tener buen filtrado y regulación, con corriente de al menos 50 mA.
PRUEBA Y USO
Conecte la salida del generador a la entrada del osciloscopio, que debe ajustarse para una ganancia del orden de 2 voltios por división.
Conecte S1 y seleccione S2 inicialmente para el valor intermedio de frecuencia y 83 para la forma de onda rectangular.
Actuar sobre los demás controles para verificar su acción. Repita la prueba con otras formas de onda.
Comprobado el funcionamiento, es sólo usar la unidad.
LISTA DE MATERIAL
CI-1 - CD4011 - circuito integrado CMOS
CI-2 - p..A741 - amplificador operativo
P1 - 100 k - potenciómetro lineal
P2, P3 - 1M - potenciómetros lineales
P4 - 10 k - potenciómetro lineal
S1 - interruptor simple
S2, S3 - llaves de 1 polo x 3 posiciones
R1 - 330 k - resistor (1 naranja, naranja, amarillo)
R2, R6, R7 - 470 k - resistores (amarillo, violeta, amarillo)
R3 - 220 k - resistor (rojo, rojo, amarillo)
R4, R9 - 10 k - resistor (marrón, negro, naranja)
R5 - 1 M - resistor (marrón, negro, verde)
R8 - 22 k - resistor (Rojo, rojo, naranja)
R10 - 470 ohms - resistor (amarillo, violeta, marrón)
C1 - 4n7 - capacitor de cerámica o de poliéster
C2 - 470 pF - capacitor de cerámica o de poliéster
C3 - 47 pF - capacitor de cerámica
C4 - 2,2 uF - capacitor electrolítico
C5 - 100 uF - capacitor electrolítico
C6 - 10 uF - capacitor electrolítico
C7 - 220 uF - capacitor electrolítico
J1 - jack tipo P2
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