UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO

FACULTAD DE SISTEMAS, ELECTRÓNICA E INDUSTRIAL

CARRERA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y COMUNICACIONES

INFORME DE LABORATORIO DE COMUNICACIÓN ANALÓGICA

INTEGRANTES:

Anasluisa Oscar

Cunalata Walter

Guangasi Alex

Ortiz Aracely

NIVEL: Sexto

FECHA: 04/07/2014

POFESOR: Ing Juan Pablo Pallo

TEMA: PRÁCTICA DE OSCILADORES

AMBATO - ECUADOR

I. INTRODUCCIÓN

Se conoce con el nombre de oscilador a todo circuito que, partiendo de una fuente de

alimentación continua, es capaz de proporcionar una salida de corriente alterna,

independientemente de su forma de onda.

Es posible, pues, encontrar osciladores de onda senoidal, onda cuadrada, diente de sierra,

etc. tradicionalmente, sin embargo, se reserva el nombre de osciladores a aquellos cuya

salida es una senoidal, recibiendo el resto nombres especiales.

II. OBJETIVOS

1. OBJETIVOS GENERAL

Diseñar e implementar osciladores tipo puente de Wein y Colpitts

2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Investigar la estructura y el comportamiento de los osciladores

Conocer las características de operación de los osciladores

Comprobar las señales y parámetros del oscilador de

Analizar los resultados experimentales.

III. RESUMEN

Los osciladores son circuitos cuya salida es una señal periódica. La salida de un

oscilador puede ser una señal sinusoidal o no sinusoidal, cuadrada, triangular o diente

de sierra. Los osciladores pueden ser clasificados en muchos tipos, dependiendo de

las componentes de realimentación, de los amplificadores y de las topologías de

circuito utilizadas.

IV. ABSTRACT

Oscillators are circuits whose output is a periodic signal. The output of an oscillator

may be a sinusoidal signal or sinusoidal, square, triangular or sawtooth. The

oscillators can be classified into many types depending on the components of

feedback amplifiers and circuit topologies used.

V. MARCO TEÓRICO

Osciladores

Dentro del grupo de osciladores senoidales podemos hacer una subdivisión en función de

la frecuencia de la onda de salida:

· Osciladores de radiofrecuencia: Su frecuencia de salida está comprendida dentro de la

gama de radiofrecuencia; se caracterizan porque incluyen un circuito tanque (LC paralelo)

o un cristal piezoeléctrico.

Osciladores de baja frecuencia: Debido al gran volumen que ocuparían las, bobinas o

cristales de cuarzo construidos para una frecuencia baja, los osciladores de este tipo están

compuestos por una red de resistencias y capacitores. Su frecuencia de salida está

comprendida dentro de la gama de baja frecuencia (menos 100KHz).

Funcionamiento de osciladores

Se conocen como osciladores L-C por estar constituidos por un circuito tanque de

condensador e inductancia.

La frecuencia de oscilación es la que genera un desfase nulo, muy parecida a la de

resonancia del conjunto. Dentro de este tipo se distinguen otros dos, unos denominados

osciladores de acoplo inductivo (puerta para transistores FET y en colector o base en

transistores bipolares) y los que no tienen acoplo inductivo (Colpitts, Harley, Clapp y

los de cristal de cuarzo).

El oscilador puente de Wien es un oscilador utilizado para generar ondas sinusoidales

que van desde los 5 Hz a los 5 Mhz.

Figura N°1: OSCILADOR PUENTE DE WIEN

A diferencia del oscilador por corrimiento de fase, tiene menos componentes y el ajuste

de la frecuencia de oscilación es más fácil, motivo por el cual es más utilizado.

El circuito básico consta de un amplificador y una red de adelando/atrazo compuesto de

dos redes RC, una serie y otra paralelo. Los dos valores de resistencias y condensadores

son iguales.

Ganancia de un oscilador Puente de Wien

La ganancia del amplificador está dada por las resistencias R1 y R2.

La ganancia que debe tener este amplificador debe compensar la atenuación causada por

las redes RC (red de realimentación positiva conectada a la patilla no inversora del

amplificador operacional).

Figura N°2: Curva característica de la ganancia

Esta ganancia debe estar por encima de 1 para asegurar la oscilación.

La ganancia se obtiene con la primera fórmula. Como la ganancia debe ser mayor que 1,

la ecuación se simplifica y se obtiene la segunda fórmula:

Ver que para que esto se de, el cociente de R2 y R1 debe ser igual o mayor que 2.

Red de realimentación y desfase de un oscilador Puente de Wien

Figura N3 º: Red de realimentación y desfase de un oscilador Puente de Wien

La salida de la red de realimentación se comporta como se muestra en los siguientes

puntos:

- Para frecuencias por debajo la frecuencia de oscilación, la atenuación es grande y la fase

se adelanta 90°

Oscilador Colpitts con transistores

Para poder lograr la oscilación este circuito utiliza un divisor de tensión formado por dos

capacitores: C1 y C2.

De la unión de estos capacitores sale una conexión a tierra. De esta manera la tensión en

los terminales superior de C1 e inferior de C2 tendrá tensiones opuestas.

Figura Nº3: Oscilador Colpitts con transistores

La realimentación positiva se obtiene del terminal inferior de C2 y es llevada a la base

del transistor a través de una resistencia y un condensador

La bobina L2 se utiliza para evitar que la señal alterna no pase a la fuente Vcc

Este oscilador se utiliza para bandas de VHF (Very High Frecuency), frecuencias que van

de 1 Mhz a 30 Mhz.

La frecuencia de oscilación del Oscilador Colpitts está dada por:

fo = 1 / [2π x (LC)1/2]

Parámetros características de los osciladores

Margen de frecuencia.

Estabilidad Mayor cuanto mayor es el factor de calidad “Q” de la red de

realimentación.

Potencias (absoluta de salida sobre 50W ) y rendimientos (Potencia de señal /

potencia de alimentación).

Nivel de armónicos y espurias potencias relativas de uno o varios armónicos

con relación al fundamental.

“Pulling” o estabilidad frente a la carga uso de separadores.

“Pushing” o estabilidad frente a la alimentación uso de estabilizadores de

tensión (zeners, 78LXX, etc.).

Deriva con la temperatura Condensadores NP0, de mica, etc.

Espectro de ruido Se debe fundamentalmente a ruido de fase.

VI. LISTADO DE EQUIPOS Y MATERIALES

MATERIALES

Puente de wien

2 Resistencias de 6.4 KΩ

1 Resistencia de 5 KΩ

1 Resistencia de 1KΩ

1 capacitor electrolítico 1uF

1 capacitor electrolítico 1uF

1 circuito integrado LM741

Oscilador Colpttis

1 Resistencia de 10KΩ

1 Resistencia de 10KΩ

1 capacitor 470uF

1 capacitor 220 uF

1 circuito integrado LM741

1 bobina 150uH

EQUIPOS

Fuente de alimentación variable AC

Fuente de alimentación DC

Osciloscopio

VII. LABORATORIO

Se procede a armar el circuito de la figura de los osciladores usando los materiales

correspondientes a cada diagrama

OSCILADOR PUENTE DE WEIN

Figura Nº4: Diagrama del circuito del oscilador puente de Wein

Figura Nº5: Forma de onda de circuito del oscilador puente de Wein

OSCILADOR COLPITTS

Figura Nº6: Diagrama del circuito del oscilador Colpitts

Figura Nº5: Forma de onda de circuito del oscilador Colpitts

Para cada circuito se procede a realizar cada una de las mediciones para efectuar

los respectivos cálculos.

Oscilador puente de Wein

Datos:

𝑪𝒂 = 1𝑛𝐹

𝑪𝒃 = 1𝑛𝐹

Cálculos

Foscilante = 2𝜋 𝑅𝐶

Foscilante = 2𝜋 (5𝐾Ω)(0.1 ∗ 10^ − 9)

Foscilante =3.38 MHZ

Tabla Nº1: Valores medidos y calculados de frecuencia en un oscilador puente de Wein

Valor medido valor calculado

Foscilante= 3.4 MHZ Foscilante= 3.38 MHZ

Oscilador Colpitts

Datos:

𝑳 = 150𝑢𝐻

𝑪𝒂 = 470𝑢𝐹

𝑪𝒃 = 220𝑢𝐹

Cálculos

Foscilante =1

2𝜋√𝐿.𝐶𝑒𝑞

1

𝐶𝑒𝑞=

1

𝑐𝑎+

1

𝑐𝑏

1

𝐶𝑒𝑞=

1

470𝑢𝐹+

1

220𝑢𝐹= 6.673

Foscilante =1

2𝜋√150𝑢𝐻.(6.67∗103)= 159 MHZ

Tabla Nº2: Valores medidos y calculados de frecuencia en un oscilador Colpitts

Valor medido valor calculado

Foscilante= 160.3 MHZ Foscilante= 159 MHZ

Para diseñar la inductancia y hallar el número de espiras se realizaron los siguientes

cálculos

L (mH) = (d2 * n2 ) / (18d+4l )

L = valor de la inductancia

d = valor del diámetro de las espiras

n = número de vueltas

l = largo del cable

Los valores reales fueron:

d = 1cm l = 100cms L = 150uH

En cuanto a los valores medidos y calculados existe una mínima diferencia debido a las

aproximaciones matemáticas y la calibración de los equipos.

VIII. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

La frecuencia de los osciladores se ven alteradas por la poca precisión de los

elementos como es el valor exacto de las bobinas y capacitores.

El oscilador puente de wein es un oscilador de fase RC que utiliza

retroalimentacion positiva y negativa.

El oscilador puente de Wein además es relativamente estable y de frecuencia baja

que se sintoniza fácilmente, suele utilizarse con los generadores de señales para

producir frecuencias entre 5Hz y 1Mhz

La frecuencia de un oscilador es ajustable a lo largo de un rango controlado de

voltaje DC. Es así que permite ajustar a partir de los valores de los capacitores y

resistencias, en su circuito.

Para mejorar la precisión en el oscilador colpitts, el diseño de la inductancia y

hallar el número de espiras resulta un factor importante puesto que permite

conocer exactamente el valor del diámetro de las espiras, número de vueltas y el

largo del cable a emplearse para construirlas.

La onda obtenida en el osciloscopio varía con respecto a las distancias en las que

se colocaran las bobinas, esto permite ver cierto comportamiento con respecto a

la onda.

Los valores de la bobinas deben ser relativamente uno más grande que el otro,

pero no en gran cantidad, ya que la respuesta será mínima y la obtención de los

datos será compleja.

Los transistores ayudan a generar una onda pero gracias a la integración con

bobinas y condensadores se puede generar diferentes tipos de oscilaron

dependiendo su configuración.

RECOMENDACIONES

Se debe tener presente al momento de desarrollar la práctica que los

instrumentos y equipos estén bien calibrados, de acuerdo a la necesidad

inicial.

Consultar previamente la estructura física de los dispositivos a usar en la

práctica.

Es necesario conocer los valores resistivos y capacitivos, para modificar los

parámetros de frecuencia en los osciladores.

Se debe tener en cuenta que la eficacia de los capacitores cerámicos con los

electrolíticos no son iguales, ya que en el primer caso se puede apreciar

rápidamente el efecto de carga y descarga, mientras que el segundo caso tarda

más tiempo en realizar esta operación.

IX. FE ERRATAS

El manejo inadecuado de los capacitores y el valor de las resistencias, retrasan el

avance de la práctica, ya que se necesita previamente conocer que valores van a

variar, ya sea en capacitores o en resistencias.

La asignación adecuada de los voltajes en las fuentes ya sea de alterna o continua

es un provoca un retraso en el desarrollo de la practica

La calibración de cada instrumento de medida tiene una determinada precisión, o

cifras decimales, que al ser alteradas nos pueden proporcionar datos erróneos.

Señales resultantes ilegibles, los osciloscopios deben estar calibrados a una escala

de acuerdo a los voltajes y frecuencias a las que se está trabajando

X. BIBLIOGRAFÍA

Tomasi, W. (2003). Sistemas de comunicaciones electrónicas. Pearson educació

http://www.profesores.frc.utn.edu.ar/electronica/ElectronicaAplicadaIII/Aplicad

a/Cap09OSCILADORES.pdf

http://www.unicrom.com/Tut_oscilador_puente_wein.asp

Anexos