Oscilador Puente de Wien

R1 = 3,3 Kohms R4 = 4,7 Kohms 1%
R2 = 1,2 Kohms R5 = 1,2 Kohms
R3 = 4,7 Kohms 1% R6 = 10 Kohms
R7 = 120 Kohms R10 = 100 Kohms PR3= 220 ohms PR9= 100 ohms PR12 = 100 Kohms C1 = 47 pF C4 = 68 nF C7 = 220 uF 16V C10= 6,8 nF C13= 220 uF 16V D1 = 1N5819 IC1 = LM833
R8 = 1,2 Mohms PR1= 2,2 Kohms PR4= 470 ohms PR10= 4,7 Kohms P1= 50 Kohms lineal doble. C2 = 22 uF 16V C5 = 6,8 nF C8 = 680 nF C11= 680 pF C14= 100 nF D2 = D3 = 1N4001 Vcc=Vee=15V (30Vpp)
R9 = 1 Kohm PR2= 50 Kohms PR5-8 = 1 Kohm PR11= 10 Kohms P2= 10 Kohms C3 = 680 nF C6 = 680 pF C9 = 68 nF C12= 100 nF C15= 220 uF 16V Q1 = BF245
S1= llave selectora 4 pos. doble. S2= selectora 4 pos. simple.
+Vcc=15V, -Vee=-15V R1a=R1b=10K R2a=R2b=10K R3=15K R4=10K R5=16K R6=5,6K PR1=2K (ajuste a 347 ohms) (trimpot preferentemente). R8=R9=5,6K
C1=0,22 uF Cermico. C2=10 uF 16V C3=22 uF 25V C4=100 nF C5=100 nF C6=22 uF 25V C7=330 pF
IC1=LF353 D1=D2=1N60 (Ge). D3=D4=1N4007 D5=LED verde 5mm.
Circuito impreso:
Referencias: 1 +Vi 2 GND 3 +Vo 4 GND 5 -Vee 6 GND 7 +Vcc 8 -Vee 9 +Vcc
El error de medicin se calcula como:
Mediciones.
Para error < 2 %, amplitud mnima: 126 mV
Para error < 2 %, frecuencia mxima:
Fig. 9: Error en funcin de la amplitud de entrada.
Fig. 10: Error en funcin de la frecuencia. Con amplitudes de entrada mayores a 1V, el error puede llegar al 100%. Vi < 1V para mantener la exactitud.
Un rectificador de precisin basado en amplificador operacional, como el de la figura, mantiene su precisin hasta 1V de amplitud de entrada. Pero el amplificador de salida del generador maneja amplitudes de hasta 10V de pico, partiendo desde amplitudes cercanas al mV. Esto hace necesario que para medir sta tensin, deba atenuar o no la seal segn su amplitud, antes de aplicarla al rectificador. Es necesario un circuito auto rango. Adems un rectificador, al ser un dispositivo inherentemente alineal, no puede mantenerse calibrado en un amplio rango de tensiones de entrada. Usando el rectificador presentado anteriormente, deber implementar el siguiente programa: Debo detectar cuando la seal supera 1V, y en base a esto, desviar la seal por el atenuador correspondiente.
Fig. 11: Diagrama de flujo circuito auto rango.
Fig. 12: Esquema circuito auto rango.
Multiplexor anlogo.
El bloque principal del circuito auto rango es ste dispositivo, que es una coleccin de compuertas de transmisin: Los circuitos integrados CMOS disponibles son: CD4052: DP4T: 2 llaves 4 posiciones. CD4053: SPDT: 4 llaves 2 posiciones. CD4051: SP8T: 1 llave de 8 posiciones. Los dispositivos son bidireccionales, por la naturaleza de los interruptores, por lo que sirven tanto para multiplexar como para demultiplexar. Fig. 13: Bloque bsico multiplexor.
Combinaciones estndar de alimentacin.
Como el dispositivo no puede manejar +10Vp simtrico, debo modificar el esquema a:
Fig. 14: Esquema modificado circuito auto rango. No requirindose sumador de salida. Adopto: Vss=0V ViH=+5V (tensiones de control). Vdd=+5V ViL=0V Vee=-5V Utilizar el IC CD4052 /MC14052. La tabla de verdad para ste dispositivo:
Para los rangos a manejar, lo ms sencillo de generar es una seal Q y su complemento /Q, y con stas, seleccionar Y1 o Y2 a Y (salida). La tabla de verdad del circuito de control ser:
Circuito de Control.
Fig. 15: Circuito que cumple la tabla de verdad de control. Problema: la tensin de entrada al comparador no debe superar Vdd=5V. Tampoco debe ser menor a -0,5V , para evitar que la salida se enclave en un nivel. Para ello agrego un atenuador de entrada, formado por R1, R2 y un rectificador de seal, D1. C1 y R9 permiten retener el valor pico de la seal. El incluir atenuacin tiene la desventaja de tener que hacer la tensin de umbral en la entrada negativa del comparador ms baja.
Fig. 16: Modificacin entrada circuito de control.
Circuito de control (preliminar).
Fig. 17: Circuito de control.
Circuito multiplexor.
El canal no atenuado (Fig. 8) debe tener limitacin de amplitud, al aceptar el interruptor anlogo Vdd de entrada como mximo. Al activarse sta limitacin, no debe provocar una disminucin de tensin a la entrada de los atenuadores. Adopto Rz similar a las Ri de las otras etapas.
Fig. 18: Proteccin entrada multiplexor.
Fig. 19: Circuito multiplexor, para clculo. El desarrollo hasta aqu expuesto ha omitido todos los clculos elctricos involucrados, que requieren conocimiento de los niveles de tensin y corriente de las lgicas LS TTL y HCMOS, adems de los datos del comparador LM393. Para lograr brevedad, he cado en lo que siempre rechac de muchos libros de electrnica.
Circuito completo (preliminar).
Fig. 20: Circuito sobre el que se realizan las mediciones posteriores.
Circuito impreso.
Referencias: 1 +Vi 2 GND 3 -Vee 4 GND 5 +Vcc 6 +Vo 7 GND.
Fig. 21: Circuito impreso auto rango.
Referencias.
R1=5,6K R2=5,6K R3=560 R4a=4,7K R4b=470 preset. R5=12K R6=2,2K R7=270 C1=2,2 uF 25V C2=47 nF C3=47 nF C4=47 nF IC1=LM393 IC2=SN74LS04 IC3=CD4052 R8=270 R9=56K R10=3,3K R11a=10K R11b=8,2K R11c=4,7K preset. R12=2,2K C5=47 nF C6=47 nF C7=1000 uF 16V C8=1000 uF 16V IC4=TL071 IC5=7805 IC6=7905 R13=220K R14=1,5K R15=12
D1=1N60 D2=D3=LED verde. D4 a D7=1N4007 D8=LED verde. DZ1=DZ2=3V3 1/2W Problema: en un entorno de 1V, ambos canales quedan parcialmente encendidos. Es necesaria una histresis en el comparador del circuito de control (comparador ventana). Una ventana adecuada seran 250 mV.
Fig. 22: Insercin del comparador ventana.
Circuito comparador ventana.
Fig. 23: Disparador Schmitt usando comparador ventana y elemento de memoria. Con levantar el puente J9 el circuito queda interconectado. La zona de incertidumbre desaparece, y la seal entregada al rectificador de precisin es siempre una curva suave y no se encienden parcialmente los indicadores de ATx10 y ATx1. Problema: inestabilidad de indicacin en baja f (del orden de los 10 Hz), ya que el circuito es capaz de seguir las variaciones instantneas de voltaje. La solucin es incrementar el valor de C1. Una buena estabilidad en 10 Hz se obtiene con C1=100 uF 16V, a expensa de una prdida en la velocidad de respuesta.
Ajuste del circuito.

Para ambos ajustes, S1 debe estar cerrada (control de offset deshabilitado, Voffset=OV). Es recomendable que el ajuste de corriente de reposo se realice con la realimentacin desconectada (Rf sin conectar). Con ambas entradas a masa, conectar un ampermetro entre el colector de Q3 y Vcc2 (debera existir un puente en el circuito impreso para ello), alimentar el circuito y ajustar con RA hasta obtener 50 mA de corriente de reposo. Conectar la realimentacin. Conectar un voltmetro entre +Vo y masa. Ajustar con PR1 hasta obtener un valor lo ms cercano a 0V posible (se est ajustando el balance del par diferencial con sto). Si la tensin Vo queda a varios V por encima de cero, indica que existe alguna falla o error de conexin en el circuito.
Reparacin / reemplazo de componentes.

Si se deben reemplazar Q1 o Q2, no olvidar volver a ajustar +Vo a OV con S1 cerrada, al cambiar el balance del diferencial con cada nuevo par de transistores. Si se reemplaza Q3 o Q4, se debe volver a ajustar la corriente de reposo de salida. Seguir las instrucciones del apartado anterior para ello.
Circuito impreso.
Circuito impreso.

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R1 = 3,3 Kohms R4 = 4,7 Kohms 1%

R2 = 1,2 Kohms R5 = 1,2 Kohms

R3 = 4,7 Kohms 1% R6 = 10 Kohms

S1= llave selectora 4 pos. doble. S2= selectora 4 pos. simple.

IC1=LF353 D1=D2=1N60 (Ge). D3=D4=1N4007 D5=LED verde 5mm.

El error de medicin se calcula como:

Para error < 2 %, frecuencia mxima:

Fig. 9: Error en funcin de la amplitud de entrada.

Fig. 11: Diagrama de flujo circuito auto rango.

Fig. 12: Esquema circuito auto rango.

Combinaciones estndar de alimentacin.

Como el dispositivo no puede manejar +10Vp simtrico, debo modificar el esquema a:

Fig. 16: Modificacin entrada circuito de control.

Circuito de control (preliminar).

Fig. 17: Circuito de control.

Fig. 18: Proteccin entrada multiplexor.

Circuito completo (preliminar).

Fig. 20: Circuito sobre el que se realizan las mediciones posteriores.

Fig. 21: Circuito impreso auto rango.

Fig. 22: Insercin del comparador ventana.

Circuito comparador ventana.

Ajuste del circuito.

Reparacin / reemplazo de componentes.

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