Ing. Electronico

Universidad de Las Palmas de Gran canaria

ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS DE TELECOMUNICACIÓN

Prácticas de Circuitos Analógicos
Curso 02/03

Práctica 5:

Osciladores

Nombre Grupo: Puesto:

Universidad de Las Palmas de Gran canaria

ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS DE TELECOMUNICACIÓN

Osciladores

Práctica 5:

Con esta práctica se pretende que el alumnodiseñe e implemente un oscilador armónico RC como los estudiados en las clases de teoría de Circuitos Analógicos, de tal forma que proporcionen en su salida una onda senoidal periódica cuya frecuencia estará en función del puesto de trabajo.
Amplificador A Vo

Vf

Red selectiva en frecuencia β

La estructura básica de un oscilador senoidal, como se representa esquemáticamente en la figura 1, estáformada por un amplificador de ganancia A y una red de realimentación positiva β que determina la frecuencia de las oscilaciones generadas en ausencia de excitación externa.

Así, la ganancia AF del amplificador realimentado que constituye la estructura básica del oscilador armónico, será, según el criterio de Barkhausen,

AF =

A , 1− A ⋅ ß

con lo que, si a una determinada frecuencia w0la ganancia de lazo Aβ es igual a la unidad, el valor de la ganancia AF será infinito. Por tanto, en ausencia de excitación externa, cualquier perturbación que se produzca en el circuito como consecuencia, por ejemplo, del ruido electrónico que inevitablemente está presente en todos los sistemas electrónicos con diferentes componentes de frecuencia, hará que en la salida se obtenga una señalsenoidal cuya frecuencia w0 estará determinada por la red de realimentación positiva selectiva en frecuencia, y para la que A(jw0)β(jw0)=1, como se representa en la figura.

w

Amplificador A

Vo

wo

w

Amplificador A

Vo

Vf

Red selectiva en frecuencia β

Vf

Red selectiva en frecuencia β

Prácticas de Circuitos Analógicos: Osciladores

1

A frecuencias relativamentebajas, el oscilador con puente de Wien constituye una buena fuente de señales senoidales de pequeña distorsión. En la figura 2 se representa la estructura básica de un oscilador con puente de Wien implementado con amplificadores operacionales.
R2

R1

vo vf +

A

R C R

C

β

Figura 2 La idea principal en la que se basa el funcionamiento de este oscilador es la de obtener unamplificador realimentado positivamente y ajustar el valor de la ganancia de lazo Aβ de forma que se obtenga en la salida una oscilación senoidal de una determinada frecuencia. Con esta finalidad se utiliza un amplificador no inversor de ganancia A determinada por la expresión

A=

Vo  R 2  = 1 +  , Vf  R1   

realimentado positivamente mediante una red RC selectiva en frecuencia queintroducirá un desfase de 0º a la frecuencia de oscilación deseada, y cuya característica de transferencia está determinada por la expresión

1 sRC V sC = , ß= f = 2 1  1  (sRC) + 3sRC + 1 Vo R// +  R +  sC  sC  R//
de forma que, como la impedancia de entrada del amplificador operacional es prácticamente ∞, la ganancia de lazo Aβ será

A ⋅ß =

 Vo Vf  R 2   sRC ⋅ = 1 +  ⋅    R  (sRC)2 + 3sRC + 1  Vf Vo   1  

En consecuencia, según el criterio de Barkhausen, la frecuencia w0 de las oscilaciones generadas a la salida del circuito será aquella para la que la fase de la ganancia de lazo Aβ sea nula, es decir, aquella frecuencia para la que se verifique que

Im{A(jw 0 ) ⋅ß(jw 0 )} = 0 ,
Prácticas de Circuitos Analógicos: Osciladores 2

de forma que (sRC)2+1=0, conlo que

w0 =

1 , RC

mientras que, para que a la salida se mantengan las oscilaciones a esta frecuencia w0, la magnitud de la ganancia de lazo Aβ debe ser 1, de forma que

Re{A(jw 0 ) ⋅ß(jw 0 )} = 1 ,
para lo que será necesario que

 1 A(jw 0 ) ⋅ ß(jw 0 ) = A ⋅   = 1 3

→

 R  A(jw 0 ) = 1 + 2  = 3 ,  R  1  

con lo que en el amplificador no inversor deberá...