Haciendo Ruido Vol.2 [El poder de la negación]

Como vimos en el Vol. 1, las señales típicas por su forma de onda son la señal cuadra y la señal sinusoidal, sin embargo existen un sin fin de formas de onda.

Osciladores

Un elemento esencial de los sintetizadores son los osciladores, debido a que las formas de onda en su mayoría son cíclicas ya sea intensional o no. Los osciladores son elementos que generan perturbaciones periódicas y pueden ser mecánicas o eléctricas. Una forma sencilla de comprender como funciona un oscilador de señal cuadrada es pensar en una caja negra con una entrada y una salida. En la salida se obtiene una señal cuadrada generada por la caja negra en función de la entrada.

Dicha entrada puede ser la misma señal cuadrada de la salida, pero para que esto funcione la caja negra debe de modificar la señal de entrada, de lo contrario se quedaría en un mismo estado sin perturbaciones en la señal.

La función que puede desempeñar la caja negra es la de invertir la señal de entrada, de esta manera cuando entre un estado bajo (0[V]) a la salida se obtenga un estado alto (3.5[V],5[V],9[V].. etc) y así en el caso contrario, la caja negra ante una entrada en estado de voltaje alto, se obtendrá la salida un estado bajo.

Ahora, si analizamos a la caja negra como un sistema cuya salida va conectada a la entrada y suponemos que en un primer instante, a la salida se encuentra un estado bajo, en el siguiente momento, cuando la señal haya pasado por la caja negra,  la salida que se obtendrá será alta y así en un tercer momento nuevamente se encontrará en estado bajo lo que generará un ciclo  infinito de permutaciones en la señal que oscila entre estado alto y bajo (Señal Cuadrada).

Si este sistema existiera en el mundo real tal y como lo hemos planteado, puesto a que no hemos definido ninguna limitación en el tiempo, la señal de salida tendría una frecuencia infinita y por lo tanto inaudible. Para esto se involucra en el sistema un filtro que “retrasa” la señal tanto como se guste y puede limitarla a un rango audible para el ser humano (espectro audible de 20[Hz] a 20k[Hz]).

La Caja Negra

Adicional al filtro, para que la caja negra funcione y genere una señal audible, se necesita alimentar al sistema con energía y una bocina que nos permita escuchar a la señal. La caja negra no es más ni menos que un circuito integrado de código 7414 el cuál tiene seis compuertas NOT cuya función es negar la señal de entrada. De dicho integrado únicamente se necesita una compuerta NOT para un oscilador, el que utilizaremos será la compuerta lógica de los pines 8 y 9, además de utilizar los pines 14 y 7 para el voltaje de alimentación del circuito.

Por otro lado el filtro se conforma por una resistencia y un capacitor que son elementos pasivos y no necesitan alimentación externa como el circuito integrado. El valor de estos es calculado por la ecuación frecuencia = 1.2/(Capacitancia*Resistencia). Si fijamos el valor de la capacitancia podemos variar la frecuencia en función de la resistencia.

DIY

Para armar tu primer oscilador con frecuencia variable lo mínimo que necesitas es lo siguiente:

• 4 Baterías de 1.5[V]
• 1 Circuito Integrado 74LS14
• 1 Potenciometro de 10k[Ohms]
• 1 Capacitor (Electrolítico) de 10u[F]
• 1 Capacitor (Ceramico) de 100n[F]
• 1 Potenciometro de 1k[Ohm]
• 1 Bocina de 1[W]
• 1 Alambre Rojo10 cm
• 1 Alambre Negro 10 cm
• 1 Alambre Morado10 cm
• 1 Alambre Azul 10 cm
• 1 Protoboard
• 1 Pinzas de Corte

Las cuatro baterías pueden ser sustituidas por una salida de voltaje de mínimo 5[V] o máximo 7[V], como la salida de voltage de una USB. Aquí abajo te dejamos el esquema gráfico de como va conectado el oscilador con consejos y observaciones.

• Las baterías son conectadas en serie, es decir el positivo de una batería va conectada al negativo de la siguiente.
• La terminal positiva del arreglo de baterías alimentará únicamente al circuito integrado.
• Los pines que se utilizarán del IC 7414 son los pines 7, 8, 9 y 14.
• La terminal negativa del capacitor electrolítico (donde está la franja) va conectada a tierra.
• El capacitor cerámico puede remplazar al electrolítico y al tener una capacitancia menor incrementa el rango de frecuencia.
• El capacitor cerámico no está polarizado, o sea no hay negativo o positivo.
• El potenciometro tiene tres patas, la pata de en medio y una del extremo forman la resistencia variable, la tercera puede o no conectarse a la pata de en medio.
• La bocina se conecta a la salida de la compuerta (Pin 8) y a tierra.
• Obvio el color de los alambres no importa pero te ayuda a tener orden ?.
• Si no sabes como se utiliza una protoboard aquí te dicen.

El integrado 7414 permite hacer hasta seis osciladores, puedes también entrelazarlos y en siguientes volúmenes te enseñaremos otras formas de onda y más configuraciones para hacer más ruido.