Puente wien

Tema

Tema: OSCILADORES R-C
(configuraciones básicas)

Juan Carlos García García

Noviembre 2002

Osciladores RC

1

CONOCIMIENTOS PREVIOS

Del tema:
Conceptos básicos: estructura de osciladores, ganancia de lazo, criterio de Barkhausen, condición de oscilación y de ganancia. Métodos genéricos de análisis de osciladores. Conceptos de estabilidad y distorsión y su medida.

De otros temas oasignaturas:
Configuraciones básicas con operacionales. Realimentación y estabilidad. Respuesta en frecuencia. Dispositivos semiconductores discretos.

Noviembre 2002

Osciladores RC

2

INDICE DEL TEMA

Introducción a los osciladores RC Oscilador por desplazamiento de Fase.
Limitación de amplitud

Osciladores en cuadratura y trifásicos. Oscilador en puente de Wien.
Características Regulación deamplitud.

Conclusiones

Noviembre 2002

Osciladores RC

3

PUNTO ACTUAL

Introducción a los osciladores RC
Oscilador por desplazamiento de Fase.
Limitación de amplitud

Osciladores en cuadratura y trifásicos. Oscilador en puente de Wien.
Características Regulación de amplitud.

Conclusiones

Noviembre 2002

Osciladores RC

4

OSCILADORES RC. CARACTERÍSTICAS DEFINITORIAS
Amplificadores y Redes externas,selectivas en frecuencia, mediante elementos RC. Suelen usar amplificadores integrados (OPs)

BANDA DE FRECUENCIAS DE APLICACIÓN
Entre las decenas de Hz y el MHz. Depende de:
Características en frecuencia de los amplificadores usados. La estabilidad de frecuencia necesaria.

Los osciladores LC son más estables. ... pero los LC tienen problemas prácticos:
A frecuencias bajas, las bobinas sonimprácticas. Además, tienen un Q bajo.
Noviembre 2002

Osciladores RC

5

OSCILADORES RC: principios generales
Idea básica: amplificador realimentado, sin señal de entrada.

A

vo

Criterio de Barkhausen

Para que la salida vO sea senoidal: El amplificador realimentado debe ser inestable a una sola frecuencia ω0 La ganancia de lazo Aβ, debe ser unitaria para esa frecuencia. Pueden depender de ω : A, β,o las dos (caso general). Tanto A como β son valores de ganancia con efectos de carga.
Noviembre 2002

Osciladores RC

6

OSCILADORES RC: principios generales

A

vo

Consecuencias del criterio de Barkhausen:
El defase de conjunto de la ganancia de lazo, Aβ, debe ser nulo. Esta es β la ´condición de fase. El módulo de Aβ debe ser la unidad. (condición de ganancia, o de β mantenimiento) Paragarantizar que la oscilación empiece, es preciso cumplir la condición de ganancia por exceso (algo mayor que 1): condición de arranque.
Noviembre 2002

Osciladores RC

7

OSCILADORES RC: principios generales
¿Por qué la condición de arranque?:
Con Aβ=1 los polos del cto. están β sobre el eje jω: las oscilaciones se mantienen, si existen, pero no crecen ni se crean. Si Aβ>1 las oscilaciones crecerían βindefinidamente.

A

vo

vf

vo

vf
Aβ>1 β

A

v’o

Noviembre 2002

Osciladores RC

8

OSCILADORES RC: principios generales

vo v’o
Aβ>1 β

vf

A
Saturación (+)

v’o

Aβ=0 β

vo
Aβ=0 β
Saturación (-)

Límite de las oscilaciones:
En el lazo Aβ existen o se introducen no linealidades para hacer caer la β ganancia por debajo de la unidad. Una de las posiblas causas es la propia saturación de losamplificadores.
Noviembre 2002

Osciladores RC

9

PUNTO ACTUAL

Introducción a los osciladores RC

Oscilador por desplazamiento de Fase.
Limitación de amplitud

Osciladores en cuadratura y trifásicos. Oscilador en puente de Wien.
Características Regulación de amplitud.

Conclusiones

Noviembre 2002

Osciladores RC

10

OSCILADOR POR DESPLAZAMIENTO DE FASE ESTRUCTURA BÁSICA:
Ideal de tensión
Vi

AVi

Vo
C

-K

Vo = -KVi

C

C

Vi

R

R

R

Vo

La red β es la dependiente de la frecuencia Tres células RC: máximo defase teórico El amplificador es real, de fase 180 grados.
Noviembre 2002

determina el oscilador

3∙ 90 = 270 grados.

La red β fija un desplazamiento de fase de 180 grados en ω0

Osciladores RC

11

OSCILADOR POR DESPLAZAMIENTO DE FASE ANÁLISIS: Estudio de la red β.
I3

Salida...