Existen componentes electrónicos, como lámparas de neón, transistores de unión única (TUJ), transistores de unión única programables (PUT), SCR, Sidacs y otros, que presentan en su curva característica una región de resistencia negativa que les otorga propiedades especiales.
Estas propiedades permiten su uso en la generación de formas de onda en un circuito llamado "oscilador de relajación".
Básicamente, estos osciladores aprovechan las características de activación del componente, que ocurren cuando la tensión voltaje aplicado alcanza ciertos valores.
Estos osciladores son entonces del tipo RC en el que un capacitor se carga a través de una resistencia y la velocidad con la que esto ocurre determina la frecuencia de funcionamiento del circuito.
En la figura 1 tenemos una configuración básica de un oscilador de relajación en su forma más tradicional, que utiliza una lámpara de neón.
En este circuito, el capacitor se carga a través de un resistor hasta la tensión de activación de la lámpara de neón, del orden de 80 V.
Cuando esto ocurre, el gas dentro de la lámpara se ioniza y conduce, descargando el condensador.
Cuando la tensión en el capacitor cae por debajo del valor necesario para mantener la ionización, la lámpara se apaga y el condensador puede votar para que el resistor lo cargue.
El ciclo de carga y descarga continúa mientras haya tensión disponible para cargar el capacitor, generando una señal cuya forma de onda se muestra en la figura 2.
Tenga en cuenta que el tiempo de descarga es mucho menor que el tiempo de carga, lo que hace que se generen pulsos y señales de diente de sierra en un circuito de este tipo.
La frecuencia máxima que alcanza un circuito de este tipo es baja, del orden de unas pocas decenas de kilohertz como máximo, sin embargo, con dispositivos más rápidos como SIDAC y otros, se pueden lograr valores más altos.
En la figura 3 tenemos un circuito completo de un oscilador con un transistor unijuntura que tiene las mismas características que la lámpara de neón.
Cuando la tensión en el capacitor alcanza el valor de disparo, el transistor de unión simple conduce intensamente entre el emisor y la base B1, produciendo así su descarga con la generación de un pulso.
El transistor unijuntura tampoco puede generar señales en frecuencias que superan algunas decenas de kilohertz.
La frecuencia de dicho circuito se puede calcular utilizando una fórmula empírica que se detalla a continuación:
f = 1 / (1.1 x R x C)
Donde:
f = frecuencia en hertz (Hz)
R = resistencia en ohms
C = capacitancia en Farads (F)
En una aplicación como temporizador, el circuito produce un pulso después de un intervalo de tiempo dado por;
T = 1.1 x R x C
Donde:
T es el período de retraso en segundos
Para un resistor de 2 M ohms y un capacitor de 10 uF, el tiempo obtenido para producir el pulso será de aproximadamente 22 segundos.
En la práctica, este valor puede ser un poco menor de lo esperado, dadas las tolerancias de los componentes utilizados.
Ver también:
Osciladores
Constante de tiempo
Lámpara de neón
Transistor unijuntura
SIDAC
Ionización