Osciladores con Comparadores de Tensión (ART897S)

Los comparadores de tensión de los circuitos integrados LM139, 239 y 339 o equivalentes como el CA139, 239 y 339 se pueden utilizar en eficientes circuitos osciladores para las más diversas finalidades. En este artículo enseñamos cómo obtener diversos circuitos con estos comparadores.

Los circuitos integrados comparadores de tensión LM/CA 139, 239 y 339 poseen 4 comparadores que pueden ser utilizados de forma independiente, como muestra la figura 1.

 

Figura 1 - Los comparadores 139, 239 y 339
Figura 1 - Los comparadores 139, 239 y 339

 

Estos comparadores pueden operar con tensiones de 2 a 36 V drenando en su salida una corriente hasta 16 mA lo que permite el accionamiento directo de LEDs.

También podemos usarlos para activar dispositivos de control como transistores, FET y SCR.

Sin embargo, una aplicación muy común de estos comparadores es como oscilador, en cuyo caso basta con tener un circuito de realimentación positiva con un resistor, como muestra la figura 2.

 

Figura 2 - Realimentación para tener un oscilador
Figura 2 - Realimentación para tener un oscilador

 

En una configuración completa, como la mostrada en la figura 3, tenemos un oscilador de relajación en el que la frecuencia puede llegar a algunos megahercios (ver nuestra sección de matemáticas para electrónica en la que damos las fórmulas de cálculo).

 

Figura 3 - Configuración de un oscilador
Figura 3 - Configuración de un oscilador | Haga click en la imagen para ampliar |

 

En este circuito, el capacitor C se carga a través del resistor hasta la tensión de disparo, obteniéndose una forma de onda como la mostrada en la figura 4.

 

Figura 4 - forma de onda en el capacitor
Figura 4 - forma de onda en el capacitor | Haga click en la imagen para ampliar |

 

En la salida tenemos una forma de onda rectangular.

Tenemos entonces en la figura 5 el primer circuito oscilador que genera una señal de 1 kHz.

 

Figura 5 - Oscilador de 1kHz
Figura 5 - Oscilador de 1kHz

 

La precisión de la frecuencia depende de los componentes, siendo el valor obtenido aproximado.

Observe que la fuente de alimentación en este caso no tiene que ser simétrica.

Para poder controlar la frecuencia, basta con añadir al circuito de realimentación un potenciómetro, como muestra la figura 6.

 

Figura 6 - Oscilador de 400 a 4 000 Hz
Figura 6 - Oscilador de 400 a 4 000 Hz

 

El capacitor puede tener su valor cambiado para obtener otro rango de frecuencias de control.

Para que la señal accione una carga de baja impedancia como, por ejemplo, un pequeño altavoz, debemos usar un transistor amplificador, como muestra la figura 7.

 

Figura 7 - Paso de accionamiento de altavoz
Figura 7 - Paso de accionamiento de altavoz

 

Un montaje práctico usando este oscilador se muestra en la figura 8.

 

Figura 8 - Timbre de 3 tonos
Figura 8 - Timbre de 3 tonos

 

Este circuito es de un timbre que genera tonos de frecuencias diferentes, permitiendo así que se identifique cuál fue el interruptor accionado.

La alimentación se puede hacer con 4 pilas o fuente.

Para una versión más potente, usando un transistor de salida, podemos usar el circuito de la figura 9.

 

Figura 9 - Circuito con etapa de potencia
Figura 9 - Circuito con etapa de potencia

 

El transistor de potencia debe estar dotado de un disipador de calor y la fuente utilizada debe proporcionar al menos 500 mA.

Con una configuración en simetría complementaria podemos obtener más potencia aún de un oscilador, pero se debe tener cuidado, pues cuando desconectado uno de los transistores permanece en conducción.

En la figura 10 damos el circuito a esta versión.

 

Figura 10 - Circuito con salida en simetría complementaria
Figura 10 - Circuito con salida en simetría complementaria

 

Otra aplicación para un oscilador con los componentes de esta serie es el oscilador controlado por la luz mostrado en la figura 11.

 

Figura 11 - Oscilador controlado por la luz
Figura 11 - Oscilador controlado por la luz

 

El sensor es un LDR común y el valor del capacitor se puede cambiar en una amplia gama de valores.

Otra configuración interesante con LDR es la que activa el oscilador cuando recibe luz.

Esta configuración se muestra en la figura 12.

 

Figura 12 - Oscilador activado por la luz
Figura 12 - Oscilador activado por la luz | Haga click en la imagen para ampliar |

 

En este caso, la frecuencia de funcionamiento es ajustada por el potenciómetro.

Cambiando el sensor a un NTC, podemos elaborar un oscilador disparado por la temperatura, como muestra la figura 13.

 

Figura 13 - Oscilador disparado por la temperatura
Figura 13 - Oscilador disparado por la temperatura

 

Para excitar un relé con los comparadores de tensión que estamos analizando, basta utilizar el circuito mostrado en la figura 14.

 

Figura 14 - Activación de un relé
Figura 14 - Activación de un relé | Haga click en la imagen para ampliar |

 

Para relés de 6 V la corriente de accionamiento puede ser hasta 100 mA y para relés de 12 V, hasta 50 mA.

Para modificar el ciclo activo de la señal generada, podemos utilizar el circuito mostrado en la figura 15.

 

Figura 15 - Cambio del ciclo activo
Figura 15 - Cambio del ciclo activo

 

Los potenciómetros cambian la frecuencia y también la anchura de los pulsos generados por el oscilador, lo que permite su utilización en controles PWM.

El accionamiento de un LED en un parpadeante simple se muestra en la figura 16.

 

Figura 16 - Pisca-Pisca con LED
Figura 16 - Pisca-Pisca con LED

 

La frecuencia depende del capacitor que puede cambiar en una amplia gama de valores.

Podemos obtener frecuencias en el rango de algunos cientos de kilohercios hasta algunos megahercios controlando el oscilador a través de un cristal, como muestra la figura 17.

 

Figura 17 - Oscilador a cristal
Figura 17 - Oscilador a cristal

 

En la figura 18 tenemos una configuración controlada por la tensión aplicada a un diodo zener.

 

Figura 18 - Un oscilador controlado por tensión
Figura 18 - Un oscilador controlado por tensión | Haga click en la imagen para ampliar |

 

Finalmente, en la figura 19 tenemos un circuito más complejo en el que tres comparadores se utilizan en un VCO o oscilador controlado por tensión.

 

 Figura 19 - Un VCO
Figura 19 - Un VCO | Haga click en la imagen para ampliar |

 

En este circuito tenemos dos formas de onda para las señales producidas y los capacitores de la primera puerta determinan la frecuencia del circuito.

Muchos circuitos más de osciladores con comparadores de tensión se pueden encontrar en el sitio, principalmente en la sección Banco de Circuitos.