Tipos de señales eléctricas

Tipos de señales eléctricas

Señal alterna senoidal:

En corriente alterna, la tensión varía continuamente en el tiempo, tomando valores positivos y negativos. La forma más común de corriente alterna es la senoidal. Se debe a que los generadores de electricidad más utilizados producen corriente con esta forma.

Por otro lado, la corriente alterna, es más fácil para transportar a lo largo de grandes distancias que la corriente continua. Otra ventaja importante frente a la corriente continua es que la alterna puede ser fácilmente convertida entre distintos valores de tensión, ya sea aumentándolos o disminuyéndolos, a través de transformadores.

Expresión general – Valor instantáneo

A través de la expresión general de una señal alterna se puede obtener el valor que tiene la tensión en un determinado instante de tiempo. Esta magnitud se denomina valor instantáneo y varía con el tiempo.

El valor instantáneo se lo calcula como el valor máximo multiplicado por el seno del ángulo en un determinado instante. Dado que la función seno toma valores entre -1 y 1, el valor instantáneo alcanza sus máximos y mínimos cuando el ángulo vale 90 y 270 grados respectivamente (½ π radianes y ¾π radianes).

V = Vmax sen (α)

Vmax =Valor máximo

α = Angulo

El ángulo en un determinado momento se calcula como la velocidad angular (angulo recorrido por unidad de tiempo) multiplicada por el tiempo. Se suma un valor de fase, que es distinto de cero en los casos en que se tenga un valor inicial. Por lo tanto la expresión para calcular el valor instantáneo es:

V = Vmax sen (ω t + Φ)

V = Tensión instantánea

Vmax =Valor máximo

ω = Velocidad angular

t = Tiempo

Φ = Fase inicial

Valor Máximo (Vmax)

Señal cuadrada:

Se conoce por onda cuadrada a la onda de corriente alterna (CA) que alterna su valor entre dos valores extremos sin pasar por los valores intermedios (al contrario de lo que sucede con la onda senoidal y la onda triangular, etc.)

Se usa principalmente para la generación de pulsos eléctricos que son usados como señales (1 y 0) que permiten ser manipuladas fácilmente, un circuito electrónico que genera ondas cuadradas se conoce como generador de pulsos, este tipo de circuitos es la base de la electrónica digital

Generador Onda Cuadrada En la figura 1 se muestra el circuito generador de onda cuadrada.

-Funcionamiento

Supóngase que inicialmente el circuito esta en reposo, con el condensador C descargado y las fuentes de polarización desconectadas. Al aplicar energía al circuito aparecerá 52 irremediablemente una pequeña tensión de salida por el transiente provocado y puesto que el amplificador real tiene cierto desajuste.

Supóngase que aparece una tensión Vo positiva en la salida, esto hace que aparezca una tensión BVo también positiva en el terminal no inversor que al ser amplificado refuerza a la pequeña tensión de salida positiva (Voffset). El crecimiento de Vo hace crecer BVo y así sucesivamente hasta que, se satura el amplificador operacional debido al efecto regenerativo producido por la realimentación positiva.

Para el periodo de funcionamiento de las formas de onda de la figura 2, tenemos:

Con un ciclo útil de:

Variando el circuito anterior:

De donde:

Por lo tanto el ciclo útil esta dado por:

Invirtiendo el diodo

Cuando el voltaje de salida toma el valor de +Vcc, entonces tenemos T1

Cuando el voltaje de salida toma el valor de –Vcc, entonces tenemos T2:

El ciclo útil de este último circuito es:

Señal triangular:

La onda triangular es un tipo de señal periódica que presenta unas velocidades de subida y bajada (Slew Rate) constantes. Lo más habitual es que sea simétrica, es decir que, los tiempos de subida y bajada son iguales.

Generador de Onda Triangular

Por superposición para Ex, tenemos:

En el operacional que trabaja como comparador no inversor con histéresis deberá ocurrir conmutaciones, toda vez que Ex pase por cero, en un sentido u otro. Si el voltaje de salida de este operacional se encuentra en +Vcc lo que indica que Vo=VZ2, esta tensión como entrada en el operacional que trabaja como integrador provoca una salida rampa negativa.

La amplitud de la onda triangular esta dado por:

Para el tiempo T1 de la figura 6, obtenemos:

También:

Igualando las anteriores expresiones obtenemos:

La frecuencia de oscilación dado por:

si Vz1=Vz2=Vz, entonces

Diente de sierra:

La Onda de diente de sierra es un tipo de onda no sinusoidal. Su nombre proviene de la semejanza de su gráfica a los dientes de una sierra (o serrucho).

Lo convencional de este tipo de onda es que se eleve ascendentemente y caiga bruscamente. No obstante, también existen ondas que descienden lentamente y luego suben rápidamente. Este último tipo es llamado "onda de sierra invertida" o "sierra invertida".

La función lineal es:

basada en la función piso del tiempo "t". Este un ejemplo de una onda de sierra con período 1.

Una forma más general, en el rango de -1 a 1, y con período "a", es

Esta onda tiene la misma fase que la función seno.

Una onda de diente de sierra es áspera y limpia, y su espectro contiene tanto armónicos pares como impares de la frecuencia fundamental. Dado que contiene todos los enteros armónicos, ésta es una de las mejores ondas para usarse en sintetizadores musicales, particularmente para instrumentos como violines y violonchelos, usando síntesis substractiva.

Este tipo de onda puede se construida usando la síntesis aditiva. La serie infinita

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