Generadores De Señal

Tema 10

TEMA 10
Generadores de señal

10.1.- Introducción
La función de un generador de señal es producir una señal dependiente del tiempo con unas características
determinadas de frecuencia, amplitud y forma. Algunas veces estas características son externamente controladas a
través de señales de control; el oscilador controlado por tensión (voltage-controlled oscillator o VCO) es unclaro
ejemplo. Para ejecutar la función de los generadores de señal se emplea algún tipo de realimentación
conjuntamente con dispositivos que tengan características dependientes del tiempo (normalmente condensadores).
Hay dos categorías de generadores de señal: osciladores sintonizados o sinusoidales y osciladores de
relajación.
Los osciladores sintonizados emplean un sistema que en teoría creapares de polos conjugados exactamente
en el eje imaginario para mantener de una manera sostenida una oscilación sinusoidal. Los osciladores de
relajación emplean dispositivos biestables tales como conmutadores, disparadores Schmitt, puertas lógicas,
comparadores y flip-flops que repetidamente cargan y descargan condensadores. Las formas de onda típicas que
se obtiene con este último método sondel tipo triangular, cuadrada, exponencial o de pulso.

10.2.- Principios básicos de los osciladores sinusoidales
Los osciladores sinusoidales juegan un papel importante en los sistema electrónicos que utilizan señales
armónicas. A pesar de que en numerosas ocasiones se les denomina osciladores lineales, es preciso utilizar alguna
característica no-lineal para generar una onda de salidasinusoidal. De hecho, los osciladores son esencialmente
no-lineales lo que complica las técnicas de diseño y análisis de este tipo de circuitos. El diseño de osciladores se
realiza en dos fases: una lineal, basado en métodos en el dominio frecuencial que utilizan análisis de circuitos
realimentados, y otra no-lineal, que utiliza mecanismos no lineales para el control de la amplitud.
Un osciladores básicamente un circuito autónomo, es decir, es capaz de generar una señal periódica
sinusoidal sin necesidad de aplicar ninguna entrada. Una diferencia fundamental respecto a los circuitos
multivibradores es que estos últimos son circuitos no lineales (basados en comparadores, disparadores de
Schmitt, ...) frente a los circuitos cuasi-lineales de los osciladores.
La calidad de la ondasinusoidal se expresa a través del coeficiente de distorsión armónica total (total
harmonic distortion o THD), definido como

I.S.B.N.:84-607-1933-2

Depósito

Legal:SA-138-2001

– 169 –

Electronica Básica para Ingenieros

2
THD = D2 + D3 + D2 + ...
2
4

(10.1)

donde Dk representa la relación entre la amplitud del armónico k y el armónico fundamental descrita en
series deFourier. Por ejemplo, la transformada de Fourier de una onda triangular únicamente tiene armónicos
impares (los pares son nulos) cuya amplitud relativa al armónico fundamental vale 1/k2 . En este caso, el THD
toma el valor
2

2

2

1
 1
 1
THD =  2  +  2  +  2  + ... ≅ 0.12
7 
5 
3 

(10.2)

Es decir, una onda triangular es una grosera aproximación de una ondasinusoidal con un THD del 12%. Es
evidente que el objetivo de los osciladores sinusoidales es generar señales con THD=0.
Mezclador
Xs +Xf=Xi
+

Amplificador
Básico
A

Señal de salida
Xo =AXi

Red de
realimentación
ß

Xf=ßXo

Figura 10.1. Estructura básica de un oscilador sinusoidal.

La estructura básica de un oscilador sinusoidal consiste en un amplificador (A) y una red selectivade
frecuencia (ß) conectada en un lazo de realimentación positiva tal como se muestra en el diagrama de bloques la
figura 10.1. Aunque en un oscilador no existe señal de entrada, es posible obtener la ganancia de lazo del
amplificador realimentado (Af) que, debido a la realimentación positiva, es de la forma
Af =

A
1 − ˚A

(10.3)

donde A=A(ƒ) y ß=ß(ƒ) dependen de la frecuencia ƒ. Si...