Unidad 4: Circuito Oscilador

Profesor: Ing. Israel Chaves Arbaiza

Curso: Electrónica Básica

Objetivos de la clase

  • Comprender el concepto de osciladores en un circuito
  • Dominar las gráficas de salida de señal de biestables
  • Aplicar los monoestables y astables en circuitos generadores de señal

Concepto de oscilador

  • Produce una señal periódica, típicamente senoidal ó cuadrada
  • Convierten la corriente directa (CD) a una señal de corriente alterna (CA)
  • Requieren una fuente de alimentación externa (todos los CI)
  • Generan señales emitidas por transmisores de radio y televisión, señales de reloj de computadoras, relojes de cuarzo, entre otros.

Concepto

Enlace del ejemplo

Tipos de osciladores: por la frecuencia de su salida

  • Un oscilador de baja frecuencia (LFO) es un oscilador electrónico que genera una frecuencia por debajo de ≈ 20Hz. Se utiliza típicamente en el campo de los sintetizadores de audio.
  • Un oscilador de audio produce frecuencias en el rango de audio, sobre 16Hz a 20kHz. Producen señales que escuchamos los humanos.
  • Un oscilador de radiofrecuencia (RF) produce señales en la frecuencia de radio (RF) intervalo de aproximadamente 100kHz a 100GHz. Las señales de telefonía celular, controles de drones, internet, etc.

Existen 2 tipos principales: Oscilador lineal (armónico) ó No lineal (de relajación)

Osciladores de relajación

  • Producen una señal de salida repetitiva no senoidal, tal como una onda triangular u onda cuadrada
  • Los multivibradores son los más utilizados: Consta de un bucle de realimentación, con un dispositivo de conmutación tal como un transistor, un comparador, un relé, etc.
  • Esa conmutación carga un capacitor ó inductor hasta que se alcanza un nivel umbral, entonces se descarga de nuevo
  • El período del oscilador depende de la constante de tiempo τ\tau del circuito del capacitor
  • Actualmente son construidos con circuitos integrados dedicados como el chip temporizador 555

Multivibrador

Se basan en estados de las señales, estos estados se pueden memorizar, crear un pulso de temporización o un tren de pulsos

  • Monoestable: Genera un único pulso, al recibir un flanco adecuado, siempre y cuando esté habilitado. El pulso se puede temporizar.
  • Astable: Crea un tren de pulsos a una frecuencia fija, con un ciclo de trabajo fijo.
  • El ciclo de trabajo es el porcentaje de tiempo en que el pulso está en el nivel alto (W), comparado con el período de la señal (T)

D=WT100D = \frac{W}{T}100

Multivibrador

Biestable: También llamados flip-flops. Funcionan como:

  • Memorias, que guardan niveles de voltaje.
  • Sincornizadores para coordinar señales digitales
  • Contadores de pulsos o eventos
  • Divisores de frecuencia para bajar la frecuencia de un reloj

Algunos biestables, son síncronos, es decir que guardan el estado en memoria, sólo cuando les llega una orden de un flanco de una señal de reloj (CLK)

Circuito integrado 555

Circuito integrado 555

  • Es un circuito integrado (chip) aplicado en la generación de pulsos y oscilaciones.
  • Desde 1971 sigue siendo implementado debido a su facilidad de uso, bajo costo y stabilidad.
  • Muchas empresas los fabrican en versión de transistores bipolares y en CMOS de baja potencia.

Circuito integrado 555

Ejemplo

Monoestable

  • Genera un único pulso, por cada disparo recibido
  • Cada vez que le llegue un flanco negativo a la patilla de disparo
  • Importante: El disparo debe regresar al nivel alto, antes de que termine el pulso

W=Talto=1,1RCW = T_{alto} = 1,1 RC

Monoestable

Ejemplo

Astable

  • Genera un tren de pulsos
  • Utiliza un resistor y un capacitor externos para ajustar el intervalo de temporización de la salida

f=1,44(RA+2RB)Cf=\frac{1,44}{(R_{A}+2R_{B})C}

D=RA+RBRA+2RB100D=\frac{R_{A}+R_{B}}{R_{A}+2R_{B}}100

Astable

Astable

Ejemplo

Ejemplo 1

Se requiere obtener una onda cuadrada de 20kHz, a la cual se le pueda variar el ciclo de trabajo entre 0 y 85 por ciento. Dimensione el siguiente circuito para cumplir con lo especificado.

Ejemplo 2

Si la señal Data tiene un perı́odo de T=1sT = 1s y un ciclo de trabajo
de D=60%D = 60 \%, obtenga las gráficas de salida Q1Q_1 y Q3Q_3. Tome en cuenta que
la señal de entrada, entra de forma negada (cuando la señal original es un
alto, la negada será un bajo y viceversa) a la patilla KK del Flip Flop 1.

# Biestables: Flip-flop JK * Es **síncrono**, es decir, requiere una señal de CLK para funcionar * Solamente cambia cuando la señal **CLK cambia de estado**. Dependiendo del fabricante, puede ser por un cambio de alto a bajo, o de bajo a alto. ![](../../media/media/jk.png) --- # Biestables: Flip-flop JK [Ejemplo en Falstad](https://www.falstad.com/circuit/e-jkff.html) <iframe width="600" height="500" src="https://www.falstad.com/circuit/e-jkff.html" title="Falstad" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe> ![bg fit right](../../media/media/output_JK.png) --- # Biestables: Flip-flop T <font size=6> Es un flip-flop síncrono que complementa el valor guardado en patilla *Q*, la *T* viene de la palabra en inglés toggle </font> ![](../../media/media/t.png)