INFORME PREVIO 1.
¿en cuanto a la realimentación, como trabaja un oscilador?
El principio general, para que un circuito electrónico se convierta en un oscilador, es la realimentación. Realimentar es introducir en la entrada parte de la señal que se encuentra en la salida, dicho de otro modo:
Para entender mejor este concepto, podríamos realizar el siguiente experimento. Con un amplificador de baja frecuencia, en cuya entrada haya un micrófono, acérquese éste al altavoz y podrá oírse un ruido disonante (silbido) producido por la realimentación. Véase que, si se separa el micrófono, cesa el ruido. Hay que tener presente que, en el instante inicial, no existía ni entrada ni salida, por lo que será necesario que el circuito amplificador tenga alguna red, cuyos efectos transitorios sean característicos, para que resulten amplificados y se produzca la oscilación que buscamos producir. 2. ¿Cuál es la diferencia entre los osciladores colpitts, hartley, Armstrong y clapp? Oscilador Armstrong En la figura siguiente se muestra un esquema de esta clase de osciladores; en él se puede observar que el circuito tanque, formado por L1 y C1, es el encargado de generar las oscilaciones, cuya frecuencia aproximada será:
Nótese que se dice aproximada, porque también influyen L2 y el acoplamiento entre ambas bobinas. La red de realimentación está formada por la bobina L2 y su acoplamiento con L1. El resto de componentes, excepto L3, L4, y C3, forman los
circuitos de polarización del amplificador. El condensador C3 y el transformador formado por L3 y L4 constituyen el circuito de salida, hacia la utilización. El funcionamiento es el siguiente: las oscilaciones generadas en el tanque ( L1, C1) de la entrada se acoplan, mediante C2, al transistor que lo amplifica y retorna una parte de ella por L2, produciéndose el ciclo reiteradamente. Este amplificador se encuentra polarizado en clase C, esto es, está en el corte durante más de la mitad de la señal. Cabría preguntar entonces cómo se generan las señales. Si se observa el circuito, se verá que L1 y L2 forman un transformador y que, por tanto, sobre L2, se inducirá una señal alterna (la generada en el tanque), la cual pasará a C3 y L3 y desde aquí se pasa a la utilización. En el pequeño intervalo de conducción, C2 se carga y autopolariza al tanque y al dispositivo amplificador. Obsérvese, además, que con C1 se pueden obtener diferentes frecuencias, con sólo variar su valor capacitivo.
Oscilador Hartley Esta clase de osciladores se caracteriza por utilizar un divisor de tensión inductivo (bobina con toma intermedia). El circuito de realimentación está formado por la autoinducción L2, que proporciona parte de la tensión de salida, y el condensador C2. La red de oscilación está determinada por el circuito resonante, formado por L1, L2, y C1. El resto de los componentes constituyen el circuito de polarización del amplificador. Son de destacar, en estos circuitos, dos componentes singulares, C4 y CRF. El primero, C4 es un condensador de desacoplo, que se encarga de que la señal alterna, presente en el circuito de colector, no pase a la fuente de alimentación Ecc. Esto se consigue haciendo que la reactancia capacitiva, a la frecuencia de oscilación, sea muy pequeña, o sea, un "cortocircuito" a masa para la señal alterna. El segundo componente C.R.F. (acrónimo de Choque de Radio Frecuencia), es una bobina de poca resistencia óhmica, pero de mucha reactancia inductiva para la frecuencia de oscilación (circuito abierto para la señal alterna). De esta forma, las oscilaciones no
modificarán la tensión de polarización, siendo la función de ambos componentes idéntica, e impidiendo que la frecuencia generada pueda hacer variar la tensión de la polarización de los circuitos. La frecuencia de resonancia a oscilación será:
Oscilador Colpitts La característica fundamental de este circuito es su divisor de tensión capacitivo, que contrasta con los osciladores Amstrong y Hartley explicados anteriormente: El circuito de realimentación está compuesto por C2 y C3. El primero C2 proporciona la tensión de radiofrecuencia adecuada, siendo C3 el encargado de realimentar la señal de salida a la entrada. El circuito oscilador es el formado por el tanque resonante, con L1, C1, y C2. Siendo su frecuencia de resonancia determinada por:
El resto de componentes constituyen el amplificador y sus circuitos de polarización y de desacoplo. Véase en el circuito de salida el choque de radiofrecuencia CRiF, para separar la fuente de alimentación del circuito, a los efectos de la señal de oscilación.
Oscilador clapp Una mejora del circuito anterior vendría de la mano del que a continuación se muestra
El Clapp, en si es un oscilador Colpitts, con un nuevo condensador variable C4, en serie con L1 cuya misión es mejorar la estabilidad y ajuste de la frecuencia deseada. 3.
¿el oscilador puente wien que tipo de realimentación utiliza?
El último oscilador sinusoidal que describiré será el que funcionan por puente de Wien que también se trata de otro circuito oscilador por acoplamiento RC. Se consigue con dos etapas amplificadoras, ya que la primera realiza una inversión de fase y la segunda también, volviendo a reinyectar a la entrada, mediante C4 y el divisor de tensión formado por R3 y R4.
El circuito de realimentación es el condensador C4 y el divisor R3. Por otro lado, R4 se encarga de generar la señal alterna del circuito mixto serie paralelo formado por R1, C1, R2 y C2, siendo su frecuencia la determinada por la siguiente expresión:
4.
¿Cuál es el oscilador LC mas utilizado?
Los osciladores LC más conocidos son: a) oscilador de Colpitts y b) oscilador de Hartley. Su diferencia se encuentra en la red de realimentación: el oscilador de Colpitts utiliza un divisor capacitivo en paralelo con una autoinducción y el oscilador de Hartley utiliza un divisor inductivo en paralelo con una capacidad, es decir, ambos son duales.
5. ¿para qué sirven y donde ubicados las bobinas de choque en los osciladores? Los osciladores LC son circuitos osciladores que utilizan un circuito tanque LC para los componentes que determinan la frecuencia. La operación del circuito tanque involucra un intercambio de energía entre cinética y potencial. La figura 2-4 ilustra la operación del circuito tanque LC. Como se muestra en la figura 2-4a, una vez que la corriente se inyecta en el circuito (instante t1), se intercambia la energía entre el inductor y el capacitor, produFigura 2-4 Circuito tanque LC: (a) acción del oscilador y efecto del volante; (b) Forma de onda de salida
ciendo un voltaje de salida de ca correspondiente (por tiempos t2 a t4) La forma de onda de voltaje de salida se muestra en la figura 2-4b. La frecuencia de operación de un circuito tanque LC es simplemente la frecuencia de resonancia de la red LC en paralelo y el ancho de banda es una función del Q del circuito. Matemáticamente, la frecuencia de resonancia de un circuito tanque LC con Q = 10 se le puede aproximar por
6. ¿a qué se debe las oscilaciones parasitas? Las capacidades pequeñas del transistor y las inductancias de los terminales de conexión a lo largo de todo el circuito pueden formar osciladores Colpitts o Harttey no deseados. Las oscitaciones que resultan se denominan oscilaciones parásitas. Generalmente, se dan a muy altas frecuencias y son débiles, debido a que la realimentación es muy pequeña. Las oscilaciones parásitas hacen que los circuitos actúen erráticamente. Los osciladores producen más de una frecuencia, los amplificadores operacionales tienen demasiado offset, las fuentes de alimentación tienen un rizado inexplicable, los amplificadores producen señales distorsionadas y la imagen de video presenta ruido
de imagen. Un viejo truco en señales distorsionadas consiste en tocar partes del circuito de baja tensión sospechosas de tener oscilaciones parásitas. Si el problema desaparece, es casi seguro que existe este tipo de oscilaciones. ¿Cuál es la solución para evitar las oscilaciones parásitas? Se puede reducir la realimentación positiva añadiendo pequeñas resistencias a las conexiones de base de los transistores. Suele bastar 10 Ώ, pero se tienen que hacer pruebas para ver cuál es el valor más adecuado. Otra solución es colocar un núcleo de ferrita en cada conexión de la base. Éste absorbe suficiente energía en las oscilaciones parásitas y generalmente anula las oscilaciones no deseadas. En cualquier caso, la fracción de realimentación se reduce o el desplazamiento de fase se cambia lo suficiente como para que las oscilaciones parásitas desaparezcan.
7. ¿Qué dispositivos determinan la frecuencia de oscilación en un oscilador colpitts?
8. ¿Para que frecuencias de oscilación generalmente es usado el oscilador colpitts, mencione un rango de frecuencia? Aunque es excelente a frecuencias bajas, el oscilador en puente de Wien no es adecuado cuando funciona a frecuencias altas (por encima 1 MHz). El principal problema es el desplazamiento de fase a través del amplificador. Este desplazamientos se suma al ocasionado por el circuito de retardo-adelanto y hace que la resonancia se produzca muy lejos de la frecuencia de resonancia teórica, Una alternativa es un oscilador LC, un circuito que se puede usar para frecuencia entre 1 y 500 MHz. Et intervalo de las frecuencias está muy alejada de la frecuencia típica de mayoría de los amplificadores operacionales, por lo que generalmente utiliza como amplificador un transistor bipolar oun FET.
9. ¿Qué dispositivos determinan la frecuencia de oscilación en un oscilador puente Wien?
10. ¿Hasta que frecuencia óptimamente puede trabajar un oscilador puente wien, mencione la fuente de su base teórica? El oscilador de puente de Wien es un desplazador de fase RC que utiliza retroalimentación positiva y negativa. Es un circuito oscilador relativamente estable y de baja frecuencia que se sintoniza fácilmente y que se suele utilizar en los generadores de señales para producir frecuencias entre 5Hz y 1MHz
CONCEPTUALIZE LO SIGUIENTE Oscilador Colpitts. Puente Wien El oscilador puente de Wien es un oscilador utilizado para generar ondas sinusoidales que van desde los 5 Hz a los 5 Mhz.
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).
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
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° - A la frecuencia de resonancia, la ganancia de tensión es de 1/3 (máxima) y no hay corrimiento de fase. - Para frecuencias por encima de la frecuencia de oscilación, la atenuación es grande y la fase se atrasa 90°. Ver en los diagramas anteriores, la red de realimentación y el desfase según la frecuencia. Patrocinadores Patrocinadores
Frecuencia de resonancia de los osciladores LC. Un oscilador LC es un circuito oscilador que utiliza una configuración denominada circuito tanque LC, el valor del capacitor y del inductor empleados determinan la frecuencia de resonancia.
La operación del circuito tanque, componente principal de un oscilador LC, involucra un intercambio de energía cinética y potencial. En la figura siguiente podemos ver que una vez que la corriente empieza a circular por el circuitos (instante t1), se produce un intercambio de energía entre el capacitor y el inductor produciendo un voltaje de salida alterna correspondiente (por tiempos t2 a t4
El voltaje de salida (figura 2), presenta una forma senoidal desfasada 180º.
Fig 2
La frecuencia de operación de un circuito tanque LC es simplemente la frecuencia de resonancia de la red LC en paralelo y el ancho de banda es una función del Q del circuito. Matemáticamente, la frecuencia de resonancia de un circuito tanque LC con Q = 10 se le puede aproximar por
Los osciladores Hartley y Colpitts son ejemplo de un oscilador LC.
Formulas del cálculo de bobinas (necesario para diseñar la bobina del oscilador).
