Osciladores de Onda Senoidal-1
-
Upload
haideliz-garcia -
Category
Documents
-
view
22 -
download
5
description
Transcript of Osciladores de Onda Senoidal-1
OSCILADORES DE ONDA SENOIDAL
Republica bolivariana de VenezuelaUniversidad Nacional Experimental Politécnica
de la fuerza armada nacionalUNEFA
OSCILADORES DE ONDA SENOIDAL
Oscilador es un circuito que genera una señal periódica, es decir, queproduce una señal periódica a la salida sin tener ninguna entradaperiódica. Los osciladores se clasifican en armónicos, cuando la salidaes sinusoidal, o de relajación, si generan una onda cuadrada.
Los sistemas de comunicación suelen emplear osciladores armónicos,normalmente controlados por cristal, como oscilador de referencia.Pero también osciladores de frecuencia variable. La frecuencia sepuede ajustar mecánicamente (condensadores o bobinas de valorajustable) o aplicando tensión a un elemento, estos últimos se conocencomo osciladores controlados por tensión o VCO, es decir, osciladorescuya frecuencia de oscilación depende del valor de una tensión decontrol. Y también es posible hallar osciladores a cristal controladospor tensión o VCXO.
OSCILADORES DE ONDA SENOIDAL
Oscilador: Proporciona una señal de salida, esta debe serrepetitiva, generalmente de una frecuencia fija y una formade onda particular.
Salida-Entrada Planta
Red derealimentación
xe(s) xs(s)xer(s)
xr(s)
G(s)
H(s)
G(s) =xs(s)xer(s)
Lazo abierto
=xs(s)xe(s)
G(s)1 + G(s)·H(s)
Lazo cerrado
Ing. Diana Mendieta
En las aplicaciones electrónicas, un oscilador es un dispositivo o circuito queproduce oscilaciones eléctricas. Una oscilación eléctrica es un cambio repetitivode voltaje o de corriente en una forma de onda.Componentes:1. Amplificación: dispositivo activo (Amplificar voltaje)2. Retroalimentación positiva: un oscilador debe tener una trayectoria completa
para que la señal de salida regrese a la entrada.3. Componentes que determinan la frecuencia4. Fuente de poder
OSCILADORES DE ONDA SENOIDAL
Criterio de Oscilación
Para hallar el criterio de oscilación se puede asimilar el oscilador a uncircuito con realimentación positiva, como el que se muestra en lafigura, xi y xo son las señales de entrada y salida, mientras que xr y xeson, respectivamente, la señal de realimentación y la señal de error.
A es la ganancia del amplificador inicial, o ganancia en lazo abierto, β es elfactor de realimentación y Aβ es la ganancia de lazo. Todos son númeroscomplejos cuyo módulo y fase varían con la frecuencia angular, ω. Laganancia del circuito realimentado es
Criterio de Oscilación
El comportamiento del circuito se puede predecir conociendo el módulo,|Aβ|, y la fase, ϕAβ, de la ganancia de lazo.– Si |Aβ| < 1, el circuito es estable sea cual sea el valor de ϕAβ.– Si a una frecuencia determinada Aβ = 1, es decir |Aβ| = 1 y ϕAβ = 0,cualquier oscilación presente en la entrada a esa frecuencia se mantieneindefinidamente, a la misma amplitud.– Si a una frecuencia determinada Aβ > 1, es decir |Aβ| > 1 y ϕAβ = 0,cualquier oscilación presente en la entrada a esa frecuencia se amplificaindefinidamente hasta que la saturación del amplificador lo devuelve a lacondición anterior. Como la saturación es un fenómeno no lineal, al mismoprovoca la aparición de armónicos.
Si el circuito tiene Aβ > 1 podemos prescindir de la señal de entradapuesto que el ruido, siempre presente, contiene componentes a todas lasfrecuencias. La componente de ruido a la frecuencia en la que se cumplaesta condición, conocida como condición de arranque, se amplificaindefinidamente hasta la saturación del amplificador o hasta que uncircuito auxiliar consiga que para esa frecuencia Aβ = 1. A partir deentonces la amplitud de la oscilación se mantiene, por eso a la condiciónAβ = 1 se la denomina condición de mantenimiento. Estas condicionespara que un circuito oscile se conocen como criterio de Barkhausen.
Criterio de Oscilación
OSCILADORES DE ONDA SENOIDALCriterio de Barkhausen:1era CondiciónLa frecuencia a la cual funcionara un oscilador senoidal es aquellaen que el desfasaje total introducido, al transmitirse la señal desdelos terminales de entrada por el amplificador y la red derealimentación, hasta volver de nuevo a la entrada, esprecisamente cero.2da CondiciónLas oscilaciones no se sostendrán si, a la frecuencia del oscilador,la magnitud del producto de la ganancia de transferencia delamplificador por el factor de realimentación de la red (ganancia delazo abierto) es menor que la unidad.
El ángulo de fase de retroalimentación debe ser igual acero.El producto de retroalimentación debe ser igual a launidad.
Ing. Diana Mendieta
Osciladores RC (Wien, Meachan)- BajaFrecuenciaOsciladores LC (Hartley, Colpitts)-AltaFrecuenciaOsciladores de Cristal-Alta Frecuencia yFrecuencia Fija
Tipos de Osciladores
SalidaAmplificador
Red pasiva
A(j)
(j)
SalidaAmplificador
Red pasiva
A(j)
(j)
BJT, JFET, MOSFET, Amp. Integrados, etc
• RC en baja frecuencia.• LC en alta frecuencia (y variable).
• Dispositivo piezoeléctrico en alta frecuencia (y constante).• Líneas de transmisión en muy alta frecuencia.
Ing. Diana Mendieta
OSCILADORES LC
Z1
Z2
Z3
Z1
Z2
Z3
Se aplican engeneral para
frecuenciasmayores a
100KHz, ya que afrecuencias
menores, el factorQ de las bobinases bajo y tendránpoca estabilidadde la frecuencia
Ing. Diana Mendieta
Son dos esquemas clásicos de osciladorpara comunicaciones con un únicoelemento activo, que puedeser un BJT o un MOSFET
OSCILADORES HARTLEY
Cuando se enciendeaparecen muchasfrecuencias en elcolector Q1 y se
acoplan al circuitotanque a través deC2. El ruido inicial
proporciona laenergía necesaria
para cargar a C1, unavez que este se carga
comienza la acción deloscilador.
Ing. Diana Mendieta
OSCILADORES COLPITTS
En el encendidoinicial aparece
ruido en el colectorQ1 y suministra laenergía al circuitotanque haciéndolocomenzar a oscilar,
los capacitoresforman un divisor
de voltaje.
Ing. Diana Mendieta
OSCILADORES RC
Para frecuenciasmenores a 100KHz,se trata de evitar el
uso de bobinas,surgiendo así el
oscilador RC
Ing. Diana Mendieta
OSCILADORES PUENTE DE WIEN
En el encendidoinicial aparece un
ruido en Vsal, que seretroalimenta por la
red de adelanto –retraso. La ganancia
de voltaje es = 1 yproduce oscilaciones
auto sostenidas.
Ing. Diana Mendieta
OSCILADORES PUENTE DE MEACHAN
Usa un puentellamado de dos brazos
y un termistor, Q1funciona como divisorde fase y proporciona
dos señalesdesfasadas 180º, el
cristal debe funcionaren su frecuencia deresonancia en serie.
El circuito tanque LCse sintoniza a la
frecuencia deresonancia en serie
del cristal.
Ing. Diana Mendieta
OSCILADORES DE CRISTAL DE CUARZO
El cristal de cuarzoes muy utilizadocomo componentede control de lafrecuencia de
circuitos,osciladores,
convirtiendo lasvibraciones
mecánicas envoltajes específicos.
Un cristal es un dispositivo electromecánico que se comporta como uncircuito muy selectivo en frecuencia, es decir con un factor de calidad, Q,muy alto. Está construido a base de cuarzo o de una cerámica sintéticacon propiedades piezoeléctricas. Sus propiedades son muy estables enel tiempo e insensibles a los cambios de temperatura o humedad. Noobstante, cuando se emplean para osciladores de referencia de altaprecisión se encierran en una caja a temperatura controlada.
R1
C1
L1
CO
R2
C2
L2
R3
C3
L3
OSCILADORES DE CRISTAL DE CUARZO
Ing. Diana Mendieta
R1
C1
L1
CO
R2
C2
L2
R3
C3
L3
R1
C1
L1
R1
C1
L1
CO
R2
C2
L2
R2
C2
L2
R3
C3
L3
R3
C3
L3
Z(f)
0
Im(Z(f)) [k
50
-50
f1 f2
Comportamientoinductivo
Comportamientocapacitivo
OSCILADORES DE CRISTAL DE CUARZO
Ing. Diana Mendieta
OSCILADORES DE CRISTAL DE CUARZO
(a):Estructura cristalina básica (c): cortes del cristal(b): Ejes cristalográficos (d): montura del cristal
Ing. Diana Mendieta