¿Qué es un generador de ondas cuadradas?
Micheal Faraday (22nd Septiembre de 1971-25th Agosto de 1867) es el padre del generador. El generador de ondas cuadradas es un tipo de generador que se utiliza para generar la forma de onda en un cuadrado, los inversores de disparo Schmitt como TTL se utilizan para construir este generador. Este generador se utiliza en el procesamiento de señales y en la electrónica. Hay diferentes tipos de generadores de diferentes tamaños, en los que el generador de onda cuadrada es un tipo. Este artículo trata una visión general del generador de ondas cuadradas que incluye su definición, el diagrama del circuito y la derivación del periodo de tiempo y la frecuencia.
¿Qué es un generador de ondas cuadradas?
El generador de ondas cuadradas se define como un oscilador que da la salida sin ninguna entrada, sin ninguna entrada en el sentido de que debemos dar la entrada en cero segundos, lo que significa que debe ser una entrada impulsiva. Este generador se utiliza en el procesamiento de señales digitales y en aplicaciones electrónicas. El generador de onda cuadrada también se conoce como Multivibrador Astable o de funcionamiento libre y la frecuencia del generador de onda cuadrada es independiente de la tensión de salida. A continuación se explica el diagrama del circuito básico y el funcionamiento del generador de ondas cuadradas.
Circuito del generador de ondas cuadradas
Para diseñar el generador de ondas cuadradas, necesitamos un condensador, una resistencia, un amplificador operacional y una fuente de alimentación. El condensador y la resistencia se conectan al terminal inversor del amplificador operacional y las resistencias R1 y R2 se conectan al terminal no inversor del amplificador operacional. A continuación se muestra el diagrama del circuito del generador de ondas cuadradas utilizando un amplificador operacional
Si forzamos la salida para que conmute entre la tensión de saturación positiva y la tensión de saturación negativa a la salida de un amplificador operacional, podemos conseguir una onda cuadrada como onda de salida. Lo ideal es que sin ninguna entrada aplicada la salida sea cero, se expresa como
Vfuera (tensión de salida) = 0 V cuando Ven (tensión de entrada) = 0 V
Pero en la práctica obtenemos una salida distinta de cero que se expresa como
V0ut ≠ 0
Las resistencias R1 y R2 forman una red divisora de tensión. Si la tensión de salida inicial es distinta de cero, obtendremos una tensión a través de Vb De este modo, obtenemos una entrada positiva en el terminal no inversor y en el terminal inversor, entonces la salida se amplifica por su ganancia y alcanza la máxima tensión de salida, con lo que obtenemos la mitad de la onda cuadrada como se muestra en la figura (a).
El condensador comienza a cargarse cuando tenemos una entrada distinta de cero en el terminal inversor. Se cargará continuamente hasta que su tensión sea mayor que Vb. En cuanto Vc es mayor que el Vb (Vc> Vb). La entrada inversora es mayor que la entrada no inversora, por lo que la salida del amplificador óptico pasa a tener una tensión negativa y se amplifica hasta (-Vfuera)max. Así obtendrás la mitad negativa de la onda cuadrada como se muestra en la figura (b). Esta es la aplicación de un op-amp como generador de ondas cuadradas.
Derivación del período de tiempo y la frecuencia del generador de ondas cuadradas
En la figura, el circuito del generador de ondas cuadradas V2 es la tensión a través del condensador, y V1 es la tensión del nodo en el terminal positivo. La corriente a través del op-amp es cero debido a las características ideales de un op-amp. Consideremos las ecuaciones de nodo del diagrama del circuito.
V1- V0 / R2 + V1 / R1 = 0
V1 [1/R2 + 1/ R1] = V0 / R2
V1 [R1+ R2 / R1 R2] = V0 / R2
V1(α) = V0 ............ eq (1)
Tomemos
α= R1+ R2 / R1 = 1+ R2 / R1>1
por lo tanto, α>1 y V0>1
Cuando V0 = + Vsat
V1 = V0 / α= + Vsat / α= + V1
Cuando V0 = -Vsat
V1 = - Vsat / α= -V1
La tensión V1 sólo tienen dos posibilidades + V1 y - V1, por lo que siempre que V0 cambios V1 también cambia. Ahora veamos cómo V2 va a cambiar. La tensión V2 será la carga y la descarga si formamos una ecuación de nodo aquí la corriente a través de un condensador es igual a la corriente.
C d/dt (0- V2) = V2 - V0 / R
-C d V2/dt = V2 - V0 / R
d V2/ V0 - V2 = dt / RC
Si resolvemos la ecuación anterior obtendremos que
∫0V2 d (V2/V0 -V2 ) = ∫0t dt/RC
Inicialmente, tenemos que suponer que la tensión en el condensador es cero
-log (V0 - V2) = t / RC + K
log (V0 - V2) = -t / RC + K
V0 - V2 = K e-t/RC ............ eq (2)
Sustituyendo t=0, V2 = 0 en la ecuación anterior obtendrás
K = V0 ................................. eq (3)
Donde e0 = 1
Sustituyendo la ec. (3) en la ec. (2) se obtiene
V0 - V2 = K e-t/RC
V2 = V0 - V0 e-t/RC
V2 = V0 [1-e-t/RC]
Aplicando las condiciones iniciales a la ecuación anterior
Etapa 1: Deja que V2 = 0, V0 = +Vsat
En la etapa-1 la tensión V2 se carga hasta + V1
Etapa 2: Deja que V2 = 0, V0 = -Vsat
En la etapa 2 la tensión V2 está descargando hasta -V1
[ log (V0 + V1 / V0 – V1)] = 1/RC [T/2]
[ log (αV1 +V2 / αV1 – V1 )] = 1/RC [T/2]..................eq(4)
Sustituyendo la ec. (1) en la ec. (4) se obtiene
log [V1 (α + 1 ) / V1 (α – 1)] = [T/2 RC]
registro[((R1+R2/ R1) +1)/( (R1+R2/ R1) -1)] = T/2 RC
log[R1+R2 + R1/ R1+ R2– R1] = T/2 RC
log[2R1+R2 / R2] = T/2 RC
T = 2 RC log[2R1+R2 / R2]......... eq (5)
f = 1 / T
= 1/ 2 RC log[2R1+R2 / R2] ......... eq (6)
Las ecuaciones (5) y (6) son el periodo de tiempo y la frecuencia del generador de ondas cuadradas
Circuito generador de funciones
El generador de funciones es un tipo de instrumento que se utiliza para generar diferentes tipos de formas de onda, como formas de onda sinusoidales, triangulares, rectangulares, en diente de sierra o cuadradas, y estos diferentes tipos de formas de onda tienen diferentes frecuencias y pueden generarse con la ayuda del instrumento llamado generador de funciones. Las frecuencias de estas formas de onda pueden ajustarse desde una fracción de hercios hasta varios cientos de kilohercios y este generador tiene la capacidad de generar las diferentes formas de onda al mismo tiempo en diferentes aplicaciones. A continuación se muestra el diagrama del circuito del generador de funciones utilizando el LM1458
El amplificador operacional LM1458 es un amplificador operacional de doble propósito y la red de polarización y las líneas de alimentación de estos amplificadores operacionales dobles son comunes. Los cuatro circuitos integrados del circuito generador de funciones son el CI 1a, el CI 1b, el CI 2a y el CI 2b. El circuito integrado IC 1a está cableado como multivibrador astable, el circuito integrado IC 1b está cableado como integrador, y el IC 2a también está cableado como integrador.
Los 10 mejores generadores de funciones del año 2020 son GM Instek SFG-1013 DOS, Generador de funciones DIY KIT de JYE Tech FG085, ATTEN ATF20B DDS, Generador de funciones Rigol DGI02220 MHz con el segundo canal, Generador de funciones Eisco Labs- 1KHz a 100 kHz, Generador de funciones B & K Precision 4011A, Generador de funciones digital portátil JYETech 08503, Generador de funciones arbitrarias Tektronix AFG1062, Generador de funciones arbitrarias Keithley 3390 y Generador de funciones/formas de onda arbitrarias Rigol DG1062Z.
Ventajas
Las ventajas del generador de ondas cuadradas son
- Sencillo
- Fácil de mantener
- Barato
Preguntas frecuentes
1). ¿Qué son las ondas cuadradas?
Las ondas cuadradas son retículas de forma cuadrada que se forman en la superficie del océano y estas ondas también se conocen como ondas cruzadas o ondas de mar cruzadas.
2). ¿Cuáles son los tipos de generadores de señales?
Los tipos de generadores de señales son el generador de frecuencias, el generador de formas de onda arbitrarias, los generadores de funciones de microondas y RF, el generador de tonos y los generadores de patrones digitales.
3). ¿Cuáles son los diferentes tipos de circuitos multivibradores?
Hay tres tipos de circuitos multivibradores: el circuito multivibrador monoestable, el circuito multivibrador astable y el circuito multivibrador biestable.
4). ¿Qué es el generador de funciones?
El generador de funciones es un equipo o dispositivo que se utiliza para generar formas de onda eléctricas en una amplia gama de frecuencias. Las formas de onda generadas por el generador de funciones son la onda triangular, la onda cuadrada, la onda senoidal y la onda diente de sierra.
5). ¿Por qué son peligrosas las ondas cuadradas?
Las olas cuadradas pueden ser alucinantes y fascinantes a la vista, pero en realidad son peligrosas para los nadadores y los barcos. Cuando dos conjuntos de sistemas de olas chocan entre sí, el resultado es una forma o patrones de olas que parecen cuadrados en el océano.
En este artículo el onda cuadrada se discuten las ventajas del generador, los diagramas de circuito del generador de ondas cuadradas y el generador de funciones. Aquí tienes una pregunta, ¿cuál es el mejor generador de ondas cuadradas?
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