TL071 no integra mi onda sinusoidal

Quiero hacer un generador de funciones casero.

Usé un oscilador de puente de Wien con un UA741 para producir la onda sinusoidal, la amplifiqué con otro UA741 porque tiene una amplitud bastante baja, luego la integré usando un TL071 (que tiene una muy buena velocidad de respuesta) para obtener la onda cuadrada.

Todo estaba funcionando sin problemas en las simulaciones.

Cuando traté de implementar el circuito, vi que aunque la onda sinusoidal está bien, no puedo obtener una onda cuadrada. El integrador de onda cuadrada actúa como un amortiguador, no afecta en absoluto a la onda sinusoidal.

Uso Proteus para mis simulaciones y todo estuvo bien en las simulaciones.

Cuando revisé la simulación me di cuenta de que no había elegido el "módulo de jerarquía Adjuntar" para el TL071. Cuando marqué la casilla, obtengo el mismo resultado en la simulación que obtengo en mi circuito real. No sé cuál es el problema.

El circuito funciona con +/- 12 voltios a alrededor de 16 kHz.

  • Circuito completo

Circuito completo

  • Parte integradora de onda cuadrada

Parte integradora de onda cuadrada

  • Adjuntar configuración de módulo de jerarquía

Adjuntar configuración de módulo de jerarquía

  • Adjuntar módulo de jerarquía marcado
    • El amarillo es una onda sinusoidal generada por el oscilador.
    • El azul es una onda sinusoidal amplificada
    • Se supone que el púrpura es una onda cuadrada.
    • Se supone que el verde es una onda triangular.

Adjuntar módulo de jerarquía en

  • Adjuntar módulo de jerarquía sin marcar
    • El amarillo es una onda sinusoidal generada por el oscilador.
    • El azul es una onda sinusoidal amplificada
    • Púrpura es onda cuadrada
    • El verde es onda triangular

Adjuntar módulo de jerarquía sin marcar

¿Qué es el triángulo cerca del centro superior de la página? Parece que la salida de U6 está conectada a él. ¿Y qué más hay en el circuito? ¿A dónde van todos esos rastros que salen de la parte superior del esquema?
TL071 no está conectado como integrador. Creo que las entradas positivas y negativas se intercambiaron accidentalmente.
Creo que esto lo explica, ya que debería obtener una onda triangular en la salida de U6 cuando actúa como un integrador, no como una onda cuadrada. Con las entradas invertidas, el amplificador operacional actúa como un comparador.
@ErikR Lo siento, olvidé explicarlos. Ese triángulo es un terminal de salida sembólico sin función, puede ignorarlo. Las trazas van al osciloscopio virtual del Proteus. Sobre lo del comparador, creo que puede que tengas razón. Aunque no entiendo por qué no puedo enmascarar que actúe como un comparador tanto en la vida real como en el simulador cuando la casilla del módulo de jerarquía adjunto está marcada.
¿Podría explicar por qué está tratando de generar una onda cuadrada usando una onda sinusoidal, en lugar de simplemente usar un flip-flop astable o algo así? ¿O, para el caso, un oscilador saturado/recortado? Además: cuando dice "onda cuadrada", ¿se refiere a un cuadrado de ancho de banda infinito o necesita ciertas limitaciones de ancho de banda? (La serie de Taylor o Fourier de una "onda cuadrada", cuando la banda está limitada, se ve muy diferente de un "cuadrado").
Sé que esta es una forma poco práctica de obtener la onda cuadrada, pero así como lo hago como una herramienta para agregar a mi laboratorio, también lo hago con fines educativos. No necesito una gran limitación de ancho de banda, estoy tratando de hacer un generador de funciones con frecuencia y amplitud ajustables.
C8 y C10 deben tener valores iguales.

Respuestas (2)

Si integra una onda sinusoidal, debería obtener una salida de onda coseno. Es decir, si se ingresa una onda sinusoidal, la salida del integrador debe adelantar la entrada en 90 grados. El proceso de integración debería crear 90 grados de retraso, pero el propio integrador está invirtiendo, por lo tanto, un avance general de 90 grados en la salida en comparación con la entrada.

Sospecho que en la simulación tiene las entradas del "integrador" intercambiadas y, por lo tanto, actúa como un comparador. Un comparador es lo que necesita para crear una onda cuadrada a partir de una onda sinusoidal. Simplemente use un amplificador operacional (o mejor aún, un comparador real para una mejor velocidad de respuesta) conecte una entrada a tierra y la otra entrada a la onda sinusoidal amplificada proveniente de la etapa anterior. La salida será una onda cuadrada, pero asegúrese de que los límites de saturación + y - sean límites de voltaje iguales por encima y por debajo del suelo. Si obtiene múltiples transiciones en los bordes de la onda cuadrada, convierta el comparador en un disparador schmitt agregando histéresis con alguna retroalimentación positiva.

Necesitará un integrador para convertir la onda cuadrada en una onda triangular, pero agregue una resistencia de alto valor (p. ej., 1 M) en paralelo con la tapa de retroalimentación para evitar que el integrador se sature.

Información adicional: la integración de una onda triangular produce una onda sinusoidal.

Lo probé en la simulación y no funcionó. Conecté la onda sinusoidal amplificada a la terminal no inversora y la terminal inversora a tierra.
La integración de una onda triangular no produce una onda sinusoidal. En una onda triangular, el voltaje aumenta linealmente con el tiempo. Si lo integra, el voltaje aumenta con el cuadrado del tiempo, que no es una onda sinusoidal.
@Barry Mi entendimiento de esto es que cuando se aplica una onda triangular a un integrador, que tiene una gran resistencia en su capacitor de retroalimentación, la función de transferencia es la de un filtro de paso bajo y, por lo tanto, la onda triangular se filtra de paso bajo dejando el fundamental onda sinusoidal y algunos armónicos de orden inferior. La salida del integrador es, por lo tanto, una forma redondeada de la onda triangular que se parece mucho a una onda sinusoidal pero que, de hecho, no es una onda sinusoidal pura.
¿Qué pasa con el integrador? no funciona
@Barry ....... Sin embargo, entiendo tu punto. La salida de un integrador con una entrada de onda triangular parece una onda sinusoidal redondeada (distorsionada) porque las curvas de la forma de onda de salida se basan en x^2 en lugar de sin(x). Como dices, la integral de y=x es y=0.5(x^2).

Cualquier amplificador operacional llevado a la saturación en ambos semiciclos dará una onda cuadrada si se conduce con una onda sinusoidal. No necesita ser un integrador.

Un integrador de amplificador operacional tenderá a saturarse en un riel si no hay una resistencia en paralelo con el capacitor. Muy pocas señales de entrada estarán completamente libres de un componente de CC. E incluso entonces, hay que considerar la corriente compensada. Si integra exactamente una señal con un componente de CC, la salida no permanecerá centrada alrededor de cero, sino que subirá con el tiempo a un riel u otro. Una resistencia en paralelo al condensador sirve para drenar este componente de CC.

Entonces, agregue una resistencia en paralelo con el capacitor. O reemplace el capacitor con una resistencia por completo, y simplemente configure la ganancia lo suficientemente alta como para saturar el amplificador operacional.

¡Sí, eso es lo que pensé yo también! Pensé que podría saturar el amplificador operacional, pero no estoy seguro de si es una buena práctica o no. Además, no pude seguir la parte sobre la resistencia en paralelo, ¿puedes explicarlo un poco más? ¿Cuál es el propósito de la resistencia? Gracias.
Se agregó alguna aclaración, quizás no lo suficiente.
Lo entiendo ahora, gracias. ¿Qué opinas sobre usar un comparador? ¿Es una mejor práctica? ¿Cómo puedo hacer uno con un amplificador operacional? Seguí las instrucciones de James pero no pude obtener un resultado.
En términos generales, las aplicaciones operativas son pésimos comparadores. Un LM741 como amplificador limitador (con limitador de diodo a través de la resistencia de retroalimentación), colocado frente a un LM339 es un comparador mucho mejor que dos LM741 en serie, no importa solo uno. Los voltímetros digitales integradores suelen utilizar una etapa de ganancia de este tipo delante del comparador. La etapa de ganancia a veces se denomina amplificador de pendiente.
TL071 no integra mi onda sinusoidal
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