Eletrnica 3 Osciladores

Prof. Mauro Sandro dos Reis (mauro.s.reis@gmail.com)

Ver 1, 11/04/14 rev 1 24/04/14

CEFET/RJ - Centro Federal de Educao Tecnolgica Celso Suckow da Fonseca

DEPEL Departamento de Engenharia Eltrica

mailto:mauro.s.reis@gmail.com

Introduo: fase e ganho em amplificadores com RN

O ganho do amplificador varia com a frequncia; O ganho do amplificador diminui em altas frequncias; Conforme a frequncia aumenta surge um

deslocamento de fase entre o sinal de entrada e o sinal de sada;

O deslocamento de fase proporciona que uma parte do sinal realimentado seja adicionada ao sinal de entrada;

A realimentao positiva pode levar o amplificador a oscilar;

Amplificadores realimentados devem ser estveis em todas as faixas de frequncia, a fim de evitar que perturbaes transitrias possam instabilizar o circuito;

Critrio de Nyquist

A estabilidade de um amplificador depende de:

Deslocamento de fase;

Ganho de malha .

O mtodo de Nyquist pode ser utilizado para anlise da estabilidade do amplificador;

Combinao de dois diagramas de Bode;

Um diagrama de ganho e outro de fase em funo da frequncia;

Plano complexo

Eixo Imaginrio

Eixo Real

=2 e =0 = 1 e =180

= 3 e =-135

Diagrama de Nyquist

Eixo Imaginrio

Eixo Real

=0

=

Critrio de Nyquist

O amplificador instvel se a curva de Nyquist traada envolve o ponto -1, e estvel, caso contrrio.

crescentef crescentef

Instvel

Estvel

Osciladores

Um oscilador um circuito que gera uma forma de onda peridica na sua sada;

Um sinal de entrada repetitivo no necessrio, exceto para sincronizar oscilaes em algumas aplicaes;

A tenso de sada pode ser senoidal ou no-senoidal;

Oscilador

Operao do Oscilador

Tenso inicial de Rudo

Oscilaes iniciais no-senoidais, no exatamente igual a zero Deformao da senide devido

a saturao do circuito

A envoltria limitada pela saturao do circuito

Critrio de Barkhausen: O circuito ir sustentar a oscilao estacionria somente para frequncia, onde: A = 1 Quando 1, ou amplitude =1 e fase = 180

1f

A

AA

A

Tipos de circuitos osciladores

Oscilador de deslocamento de fase;

Oscilador com ponte de Wien;

Oscilador sintonizado;

Oscilador a cristal;

Oscilador com transistor de unijuno;

Oscilador de deslocamento de fase

Rede de realimentao

O amplificador deve fornecer ganho suficiente para compensar as perdas. O ganho global deve ser uma unidade.

As redes RC proporcionam o deslocamento de fase necessrio para que ocorra a realimentao positiva, fase = 180;

Os valores dos componentes RC tambm determinam a frequncia de oscilao:

Oscilador de deslocamento de fase

O ganho do amplificador dado por:

Onde dado pelo equivalente entre e ,

m L

L D d

D dL

D d

A g R

R R r

R rR

R r

Oscilador de deslocamento de fase

D

Projeto de um oscilador de deslocamento de fase com FET:

Onde: 5000 , 40 , 10 . Calcule R para

uma oscilao de 1kHz, A>29.

16,5

2 6

Fazendo A=40;

8

m d

m L L

m

D d L dL D

D d

g S r k R k

C nFRf

AA g R R k

g

R r R rR R

R r r

10d L

kR

Oscilador com ponte de Wien

O amplificador deve fornecer ganho suficiente para compensar as perdas. O ganho global deve ser uma unidade;

Os resistores 3 e 4 so de realimentao; Os resistores 1, 2 e os capacitores 1 e 2so os elementos de ajuste de

frequncia;

3 1 1

4 2 2

2 21 1

2 21 1

3

4

43

Equao da ponte:

1

2

Fazendo e ,

1 e 2

2

Se o ganho for maior do que 2 ( ),

o circuito consegue sustentar uma oscilao.

CR R

R R C

fC R CR

R C CR

Rf

RC R

RR

Oscilador com ponte de Wien

3 3

3 4

3

4

Fazendo R=100k,

1 1159

2 6,28(10 10 )(100 10 )

Fazendo 300 e 100 ,

e 4

C pFfR

k R kR

R

R

Determine RC para uma frequncia de 100kHz:

Osciladores sintonizados

Osciladores sintonizados usam um circuito LC ressonante em paralelo para fornecer as oscilaes. Existem dois tipos de osciladores sintonizados:

Colpitts: o circuito ressonante constitudo por um indutor e dois capacitores;

Hartley: o circuito ressonante constitudo por dois indutores e um capacitor;

Tipo de Oscilador X1 X2 X3

Colpitts C C L

Hartley L L C

Entrada Sintonizada, sada Sintonizada LC LC -

X1 X2

X3

Amplificador

Configurao bsica de um circuito Oscilador Ressonante

Oscilador Colpitts

0

1 2

1 2

A frequncia de Oscilao determinada por:

1

2

Onde,

eq

eq

fLC

C CC

C C

Oscilador Hartley

Circuito Tanque 0

1 2

A frequncia de Oscilao determinada por:

1

2

Onde,

2

eq

eq

fL C

L L L M

Oscilador a Cristal O cristal aparece como um circuito ressonante.

O cristal pode operar em dois modos de ressonncia distintos:

Ressonante-srie

O circuito RLC determina a frequncia de ressonncia;

O crital apresenta

uma baixa impedncia;

Ressonante-paralelo;

O circuito RL e C determina a frequncia de ressonncia;

O cristal apresenta uma alta impedncia;

M

Circuito ressonante srie

O circuito RLC determina a frequncia de ressonncia;

O cristal apresenta uma baixa impedncia;

Circuito ressonante paralelo

O circuito RL e C determina a frequncia de ressonncia;

O crital apresenta uma alta impedncia;

M

Oscilador com Transistor de Unijuno

0

A frequncia de Oscilao determinada por:

1

ln 1 1

Onde

- razo de compensao intrnseca

(0,4 0,6)

T T

fR C

Oscilador com Transistor de Unijuno

1 2P B B DV V V V