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El secreto del oscilador de relajación: ¿por qué produce una forma de onda única?
En electrónica, un oscilador de relajación es un circuito oscilador electrónico no lineal que produce una señal de salida repetitiva no sinusoidal, como una onda triangular o cuadrada. Un circuito que consta de un bucle de retroalimentación con un dispositivo de conmutación como un transistor, un comparador, un relé, un amplificador operacional o un dispositivo de resistencia negativa (como un diodo túnel) que carga continuamente un condensador o inductor a través de una resistencia. Hasta un cierto umbral se alcanza, entonces se producirá la descarga. El período de un oscilador depende principalmente de la constante de tiempo del circuito condensador o inductor.
"El oscilador de relajación es una herramienta poderosa para producir formas de onda discretas y repetitivas. Su característica es que se basa en un proceso rápido de carga y descarga para producir una señal".
En comparación con otros tipos de osciladores electrónicos, como los osciladores armónicos o lineales, los osciladores de relajación funcionan según un principio completamente diferente. Aunque los osciladores de relajación son adecuados para rangos de baja frecuencia, sus aplicaciones son muy variadas, incluidas luces intermitentes (como las señales de giro) y zumbadores electrónicos, osciladores controlados por voltaje (VCO), inversores, fuentes de alimentación conmutadas, conversión analógica a digital de doble pendiente. Convertidores y generadores de funciones, etc. Lo que es más notable es que el término “oscilador de relajación” no se limita a la ingeniería electrónica, sino que se utiliza ampliamente en muchos campos científicos para describir sistemas dinámicos que pueden producir oscilaciones no lineales.
Las oscilaciones de relajación suelen consistir en dos procesos que se alternan en diferentes escalas de tiempo: un largo período de relajación, durante el cual el sistema tiende a un punto de equilibrio, y un corto período de impulso, durante el cual se han producido cambios en el punto de equilibrio. Probablemente te hayas preguntado por qué estos sistemas son tan omnipresentes en la naturaleza. Historia del oscilador electrónico de relajaciónUno de los primeros circuitos del oscilador de relajación fue el multioscilador astable, inventado por Henry Abraham y Eugene Bloch durante la Primera Guerra Mundial utilizando tubos de vacío. En 1920, Balthasar van der Pol distinguió por primera vez la oscilación de relajación de la oscilación armónica, y luego creó el concepto de oscilador de relajación y diseñó el famoso modelo de oscilador de van der Pol.
"En el mundo de los osciladores de relajación, el proceso de carga y descarga es como la liberación de estrés en una máquina. Ésta es su naturalidad y belleza."
Los osciladores de relajación se pueden clasificar en varios tipos, incluidos los osciladores de diente de sierra, de barrido o de reproducción. La energía almacenada en estos osciladores se carga lentamente pero se descarga rápidamente a través de un dispositivo de conmutación, de modo que solo una pequeña cantidad de energía está presente en el Forma de onda de salida. Contiene una "rampa". Otro tipo es el multioscilador astable, en el que el condensador también se carga y descarga lentamente, por lo que su forma de onda de salida consiste en rampas crecientes y decrecientes.
Amplias aplicaciones
El rango de aplicación de los osciladores de relajación cubre la generación de señales de baja frecuencia, como luces intermitentes y zumbadores electrónicos que se ven comúnmente en dispositivos electrónicos. En la era de los tubos de vacío, se utilizaron ampliamente como bases de tiempo para órganos electrónicos y osciloscopios. Con el desarrollo de la tecnología microelectrónica, los osciladores de relajación actuales generalmente se construyen utilizando circuitos integrados dedicados (como chips temporizadores 555).
Los osciladores de relajación se utilizan ampliamente principalmente porque tienen un diseño relativamente simple y no requieren componentes inductivos como los osciladores LC, lo que los hace más fáciles de fabricar en circuitos integrados. Sin embargo, las desventajas del oscilador relajado son el gran ruido de fase y la pobre estabilidad de frecuencia.En cuanto a la implementación del oscilador de relajación, hay muchos métodos para elegir: incluido el uso de un temporizador 555, y muchas implementaciones listas para usar también usarán comparadores como componentes para el diseño, todos los cuales están diseñados para capturar y generar Esa forma de onda única.
La esencia de los osciladores de relajación es su capacidad de simular diversos fenómenos naturales, incluida la erupción de un volcán, las señales biológicas de las células nerviosas o incluso el ritmo de los latidos del corazón de un ser vivo. Por este motivo, a medida que avanza la tecnología, los osciladores de relajación siguen desempeñando un papel fundamental en muchos campos emergentes. ¿Tienes curiosidad por saber cómo estos complejos pero maravillosos sistemas seguirán influyendo en nuestras vidas?
