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#left {
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    text-align: center;
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}

</style>

# Unidad 4: Circuito Oscilador

<font size=6> **Profesor:** Ing. Israel Chaves Arbaiza </font>

<font size=6> **Curso**: Electrónica Básica  </font>

<img  width="900" height="130" src="media/logo_slides.jpg">
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## 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

</font>

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## 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.

</font>

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## Concepto

[Ejemplo](https://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html?ctz=CQAgjCAMB0l3BWK0BMBOBAWBYwJQOyRopiQEgDMAbCEgpHQKYC0uAUAE4hq0AcjXuBJQQmIpC4gUkPiAHTZwlKPHwplfPMaaVYEYzVwpmapm1izy1RPYBjHrX0qZc56LCs5MSmAK5ISl5qENkCFRg4MHsqLXdTc3dGTxY5VOgaXEpKSFNAlD5qCkjIaIB3RwtXC0kK6oVdGvYKxoUEpoAXWJdwy3NCCPAQFjRUdEo+TD4EIOogzAgWGBRMNEx1yCL0QJo+Sm1GABMmADMAQwBXABsO9i7qgcrH5OQEHDAFhbAUMzRp4ug1DAfAEBAImE2EIImQOIGO52utwqQncQhQCFotUUbhEjWezWx0l6jSSBPa8Ss6Mx7AA5k8QZVspioLS+tIGe0maJJAAlNltKyUQaGQTc17sGQUckiHB6ETmAD2Fw6AAdldFJZV4jiVIrlWqOih2ArwG5VMQ0OBGCVyHxvkhDKaqMIPJbKOwgA)

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## Tipos de osciladores

Los osciladores se caracterizan a menudo por la frecuencia de su señal de 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
* Un oscilador de RF produce señales en la frecuencia de radio (RF) intervalo de aproximadamente 100kHz a 100GHz

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

</font>

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## 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 $\tau $
del circuito del capacitor
* Actualmente son construidos con circuitos integrados dedicados
como el chip temporizador 555

</font>

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## 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*)
$$
D = \frac{W}{T}100
$$

</font>

---

## Multivibrador

**Biestable:** También llamados **flip-flops**. Funcionan como memorias, que guardan niveles de voltaje.

Esos niveles se representan en estados de las señales.

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*)

</font>

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## Biestables: Flip-flop JK

Es un flip-flop síncrono que guarda en la patilla *Q* la orden que se
le entrega en las patillas, donde la *J* funciona como un *SET* y la *K*
como un *RESET*, la diferencia es que no hay estado prohibido.

</font>

![](media/jk.png)

---

## Biestables: Flip-flop T

Es un flip-flop síncrono que complementa el valor guardado en
patilla *Q*, la *T* viene de la palabra en inglés toggle

</font>

![](media/t.png)

---

## Circuito integrado 555

El oscilador 555 es un chip de ocho patillas que se puede usar,
entre otras cosas, para construir astables y monoestables

</font>

![](media/555.png)

---

## 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 estabilidad.
* Muchas empresas los fabrican en versión de transistores bipolares y
en CMOS de baja potencia.

</font>

![](media/ci2.png)

<!-- ## Math cases

This math is inline  $ \sum_{\forall i}{x_i^{2}} $

This is on a separate line

$$
a^2+b^2=c^2
$$ -->

---

## Circuito integrado 555

[Ejemplo](https://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html?ctz=CQAgzCAMB0l3BWEDYCYyoOytQTgByaT74CMSAbACwibKTICmAtKaQFACGIqJIpFfOHw0BQ3PwYNS8eCCrRqmTGDCYEkKmVK9w0VQcNGIM2Vx59U1YTSs0JMqJNkMKiih89ev8xVWWq6prauqbw7ABOPFQMCBTR0ppOGnCRCZK2MfwIqMnhAO7p5LmoWbxSaaUM5ekYQrEFRTkWQsVQ7IVVGTzY3ZAdPbkytr01-Z2j+NWWU+2FVNakmPELori54zb8Iluk63O7+6vpm8ddZ3EHYDtd15n1A3fpx3sb7ABK6ZddAk4MWY4pFBoAgPiA+JdLDQgQCgVIQWkIfE+DogWF+lEUagGCidolGljqr9UQdUMTsTxfmBmptcTQoQ8AMbgoSlIR8akbcAsOgKJQqNQaLRsXQwOAcADmLPAzQ5gj+aSeYHlx2V9WcqXmi2W8lw8SW8VO1jVuviJv65AgT1Qlwu+p4Thk7Etux1Lx1pAdjid8z1-DdfvN7AA8sgKNIdRRiTqKoU6S1ttCBgyE2z2gAXcC6E14M3y6TAhDrXACwQlihqawwChWUgkZTh67LdTOEAAE0YADNOABXAA26YGZLNzVzMreUrH1r9MXVmzq4HlSvz7AAHvwKWwkHWHHX5Px4m2AJYAZ0ZAAtOBEJYw1xuHJhWphRGR9790xEjxKbxE7yTSkM+BIKUSCiPE6bnhEjAnueAD2fZtkOvTDIMWbtOuWAlLkGDVKBB4gIysEAHYfvB7AAEZhthuDVHA8ixrUui3HiQ5ZNOZosQAkqa-rxHEEaGoWkjsLBPAmIJMS4A48LinENpOCUVoieAnoYE4VAyPqMnwOWcnbvw7BAA)

---

## Monoestable

Genera **un único pulso**
</font>

---

## Monoestable

* Cada vez que le llegue un flanco negativo a la patilla de disparo
* Mientras el pulso está activo, cualquier otro disparo es ignorado
* **Importante:** El disparo debe regresar al nivel alto, antes de que termine el pulso

</font>

$$
W = T_{alto} = 1,1 RC
$$

![](media/oscila10.png)

---

## Monoestable

[Ejemplo](https://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html?ctz=CQAgjCAMB0l3BWcMBMcUHYMGZIA4UA2ATmIxAUIosgoFMBaMMAKDEKTT3ABYeRsaXv36QWAdxBdwGKtMwooEqfhlUwstUsnyetMCm4o92rRvWaFSgMZar5gUNox4cUu4+fSUWD2IJIPwCgwOJsCBdIVgBzLUF9TWxsKmcWACczTQdmRX14ZWyDKQxFHKUAJXBDcCKebjLnEBMkRpgEFgB5AWSVbj1aaVSMg3qikakTPLFJcbLC3JZbceNaPAHJn1cIzaiWABkQNYnaOuOocBAAFzSAVzpqMVjcfmeBQMdW5XsipPUi6e6f0Uvy0YgA9rwQIRRE0wJBFC1YPAyBxCCgWlJIdgWBC4VCYTw4bkkXBZCgwsQeAhwuidm5ZJRafoWAALTHkdpAA)

---
## Astable

Genera un **tren de pulsos**
</font>

---

### Astable

Utiliza un resistor y un capacitor externos para ajustar el intervalo de temporización de la salida

</font>

$$
f=\frac{1,44}{(R_{A}+2R_{B})C}
$$
$$
D=\frac{R_{A}+R_{B}}{R_{A}+2R_{B}}100
$$

---

## Astable

![](media/oscila7.png)

</div>

![](media/oscila6.png)

</div>

---

## Astable

[Ejemplo](http://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html?ctz=CQAgjCAMB0l3BWEAWaAOMaBMA2AnNnmJAdiAjueZOQKYC0YYAUGDklsjWFmiFhXC8UKaHnES8CePBYAlEAGZIyEHkrLVaGjpQ0kumAmYB5JTj5g8WFG3DWoUZgHd+XcDhpZIlz04BO-D4eXsHqjsqQLkF84ZpqlFGu3nwClJxeglEAxjH8gilKKo4wMpCK4Oh4yNraXDhcBMKlkCwA5nnxhYreJdGFWJx5aU7JwYOqGfxDUYGFbKGpM0VJRapxFgmj5rEamwtOHYqK6Wh8xxrFOsy5Iz2Ze3zcDOfQx+8fnwDsULCt0V0zvlTk9+gUgXdeqs7psTudNqs4TtkbxQa4LvwgUjUU4APb8EBPWyQGwGP5wPBfdg4ASOCC4gCuABcAA7M5hAA)

---
## Ejemplo 1

<font size=5,7>
Se requiere obtener una onda cuadrada de 20kHz, a la cual se le pueda
variar el ciclo de trabajo entre 0 y 85 $ \% $. Dimensione el siguiente circuito para
cumplir con lo especificado.
</font>

![](media/ejercicio.png)

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## Ejemplo 2

Si la señal **Data** tiene un perı́odo de $ T = 1s $ y un ciclo de trabajo
de $ D = 60 \%$, obtenga las gráficas de salida $ Q_1 $ y $ Q_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  $ K $ del Flip Flop 1.

</font>

![](media/ejercicio1.png)