El generador de funciones y el generador de baja

Mantenimiento de
equipos electrónicos
El generador de funciones
y
el generador de baja frecuencia
Desarrollo de productos electrónicos
El generador de funciones y el generador de baja frecuencia.
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Aplicaciones de los generadores de funciones
y generadores de baja frecuencia y diferencias
entre ellos.
Los generadores de funciones y generadores de baja frecuencia (GF y GBF
respectivamente y a partir de ahora) son aparatos destinados a la generación de
diversos tipos de señales alternas y de tipo lógico, tanto TTL como CMOS. Por tanto,
estos aparatos se usarán en todos aquellos casos en los que sea necesario disponer de
una señal de este tipo para introducirla en un equipo electrónico. El ejemplo más claro
puede ser el caso de la comprobación del correcto funcionamiento de un amplificador
de baja frecuencia.
La diferencia fundamental entre un GBF y un GF es el rango de frecuencias que ambos
tipos de aparatos pueden generar. En el caso del GBF éste suele ser desde 1Hz hasta
algunas centenas de kilohercio. Algunos modelos pueden llegar al megahercio, aunque
no es lo habitual. Por contra, el GF es capaz de generar frecuencias que van desde
menos de 1Hz hasta varios megahercios. Otra diferencia importante es que el GBF
genera ondas sinusoidales y raramente de otro tipo. Sin embargo el GF genera señales
sinusoidales, triangulares, cuadradas y niveles lógicos, además de permitir, por
ejemplo, modulación en amplitud y frecuencia y, típicamente, vobulación. Además, el
GF permite “deformaciones” de las señales generadas que un GBF no puede realizar.
Se puede decir por tanto que un GF es un aparato más completo que un GBF, sin que
ello signifique que en aplicaciones concretas no sea preferible el uso de un GBF por su
mayor sencillez y, según el aparato, mayor calidad de las señales generadas.
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Aspecto físico del GBF y el GF.
El aspecto que presentan este tipo de aparatos es similar al siguiente:
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Diagrama de bloques básico de un GF.
El VCO (voltage controlled oscillator, oscilador controlado por tensión) genera una
señal sinusoidal cuyo valor en frecuencia dependerá de la tensión de control que se le
aplique. Un amplificador separador asegura la estabilidad de la señal generada por el
VCO. Esta señal, tras ser amplificada por el amplificador final, puede estar presente en
la salida del GF si el conmutador de selección de forma de onda está en la posición
adecuada. Para obtener señales alternas cuadradas se intercala en el recorrido de la
señal alterna un comparador. A partir de estas señales se obtienen las señales
triangulares, mediante un integrador, y los impulsos lógicos. Por último, la medida de
la frecuencia de la señal de salida se efectúa también a partir de la señal cuadrada.
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Estudio de un GF concreto: el GF JEULIN 293048 (I).
Un GF típico presentará un aspecto muy similar al siguiente:
Este modelo en concreto presenta las siguientes características técnicas:
● Salida: sinusoidal, triangular, cuadrada e impulsos TTL/CMOS.
● Amplitud máxima de salida: 10V en vacío.
●
Impedancia de salida: 50Ω±10%.
● Atenuador: -20dB±1dB (a 1KHz).
● Offset CC: de -10V a +10V, en vacío.
● Rango de frecuencias: de 0.2Hz a 2MHz en 7 gamas.
●
Dispone de una entrada VCO con una impedancia de entrada >10kΩ y una tensión
de mando de 0 a 10V para una relación de frecuencias de 1000:1.
● Dispone de frecuencímetro para la medida de la frecuencia de la señal de salida o
para medir la frecuencia de señales externas.
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Estudio de un GF concreto: el GF JEULIN 293048 (II).
Principales características técnicas (continuación):
● Permite el barrido de frecuencias, por lo que es posible su uso como vobulador.
● Permite la modulación en amplitud (AM) de una portadora de frecuencia ajustable.
Los mandos de este GF son los siguientes:
1. Interruptor de encendido.
2. Indicador de tiempo de medida: este indicador parpadea a un ritmo igual al tiempo
necesario para que la medida mostrada por el frecuencímetro sea correcta.
3. Indicador de desbordamiento: en modo frecuencímetro ext. se ilumina cuando la
frecuencia de entrada sobrepasa la capacidad del contador en la gama seleccionada.
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Estudio de un GF concreto: el GF JEULIN 293048 (III).
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Indicador de frecuencia.
Indicador de Hz.
Indicador de kHz.
Selector de gama o de tiempo de medida en modo frecuencímetro ext.
Selector de forma de onda de salida.
Función de simetría e inversión: usado para la generación de rampas.
Selector TTL/CMOS.
Ajuste del offset de CC.
Ajuste de la amplitud de salida y de la atenuación.
Selector manual/barrido y frecuencia de salida: para barrido hay que tirar del
mando (ligeramente).
14. Selector de tiempo de barrido y si éste es lineal o logarítmico.
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Estudio de un GF concreto: el GF JEULIN 293048 (IV).
15. Ajuste del margen de barrido y selección del modo modulación: el ajuste del
margen de barrido se efectúa sobre la frecuencia de inicio. La frecuencia final es la
ajustada en el frecuencímetro. Para seleccionar el modo modulación tirar del
mando (ligeramente).
16. Ajuste del índice de modulación y selección de AM/FM.
17. Selector de modulación interna/externa.
18. Selector del modo frecuencímetro interno o externo.
19. Entrada para el modo frecuencímetro ext.
20. Salida TTL/CMOS.
21. Entrada VCO.
22. Salida principal.
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Estudio de un GF concreto: el GF JEULIN 293048 (V).
Generación de una rampa de tensión:
●
Pulsar la tecla de selección de señal de salida triangular.
●
Girar el mando de simetría/inversión (mando 9) completamente en sentido horario.
●
Si la rampa que se desea generar es descendente tirar del mando (ligeramente).
●
Seleccionar la frecuencia de salida deseada.
Barrido automático de un rango de frecuencias:
●
Escoger la forma de onda deseada de salida (normalmente sinusoidal).
●
Ajustar la frecuencia máxima del rango de frecuencias a barrer.
●
Tirar del mando de ajuste de frecuencia (ligeramente).
●
Ajustar el valor de frecuencia mínimo del rango de frecuencias a barrer. Esto se
consigue con el mando de ajuste del margen de barrido (mando 15). Con este mando
girado completamente en sentido horario la frecuencia mínima sería 0Hz.
●
Ajustar el tiempo de barrido y si éste será lineal o logarítmico (mando 14).
Modulación de amplitud, AM:
●
Ajustar la frecuencia de la portadora.
●
Seleccionar el modo modulación (mando 15).
●
Seleccionar señal moduladora interna o externa (mando 17).
●
Ajustar el tipo de modulación a AM y ajustar el índice de modulación (mando 16).
●
Si se seleccionó la opción de señal moduladora externa introducir ésta (conector 21).
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GF basados en DDS (I).
Cada vez más los GF basan su funcionamiento interno en la síntesis digital directa,
DDS (Direct Digital Synthesis). La DDS es una técnica que mediante circuitos
digitales permite generar señales alternas, habitualmente sinusoidales, ajustables en
frecuencia y en fase, a partir de una señal digital de reloj. El principio de
funcionamiento de un generador DDS es el siguiente:
La memoria almacena una
sinusoide digitalizada (o una
parte de ella). La memoria se
va leyendo al ritmo marcado
por la señal de reloj y los
datos de salida se aplican a un
DAC
que
realiza
la
conversión a analógico. La
señal resultante debe ser
filtrada
pasa-bajos
para
obtener una señal suave.
Mediante el diezmado se
consigue controlar la frecuencia de salida (la señal de reloj es de valor fijo).
Un ejemplo de GF basado en DDS se puede ver en la siguiente diapositiva.
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GF basados en DDS (II).
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