BALOTARIO 1
1. Defina oscilar y oscilador? La definición de oscilar es fluctuar entre dos estados o condiciones. Oscilar es vibrar o cambiar. Entonces oscilación es el acto de fluctuar de uno a otro estado.
Un oscilador es un dispositivo que produce oscilaciones, es decir, genera una forma de onda repetitiva. Aplicaciones como las fuentes de portadora de alta frecuencia, fuentes piloto, relojes y cir cuitos de sincronización. Oscilador es un circuito que genera una señal periódica, es decir, que pr oduce una señal periódica a la salida sin tener ninguna entrada periódica. Los osciladores se clasifican en armónicos, cuando la salida es sinusoidal, o de relajación, si generan una onda cuadrada.
2. Describa los 4 requisitos que se requieren para que trabaje un oscilador con realimentación. Un oscilador realimentado es un amplificador con un lazo de retroalimentación, es decir, con un paso para que la energía se propague desde la salida y regrese a la entrada. Los osciladores autosostenidos son osciladores retroalimentados. Una vez encendido, un oscilador retroalimentado genera una señal de CA, de la cual se regres e una pequeña parte a la entrada, donde se amplifica. La señal amplificada de la entrada aparece en la salida y el proceso se repite; se produce un proceso regenerativo, en el que la salida depende de la e ntrada y viceversa. De acuerdo con el criterio de Barkhausen, para que un circuito re troalimentado sostenga oscilaciones, la ganancia neta de voltaje en torno al lazo de retroalimentación debe ser igual o mayor que la unidad y el desplazamiento neto de fase en torno al lazo debe ser un múltiplo entero positivo de 360 Hay 4 requisitos para que trabaje un oscilador retroalimentado: amplificador, retroalimentación positiva, determinación de frecuencia y una fuente de potencia eléctrica. 1. Amplificacion: un circuito oscilador debe tener cuando un menos un dispositivo activo y debe ser capaz de amplificar voltaje. De hecho, a veces se requiere que proporcione una ganancia infinita. 2. Retroalimentación positiva: un circuito oscilador debe tener una trayector ia completa para que la señal de salida regre se a la entrada. La señal de retroalimentación debe ser regenerativa y eso quiere decir que debe tener la fase correcta y la amplitud necesaria para sostener las oscilaciones. Si la fase es incorrecta o la amplitud es insuficiente, las oscilaciones oscilaciones cesan. Si la amplitud es excesiva, el amplificador se saturara. la retroalimentación regenerativa se llama también retroalimentación positiva, donde positiva simplemente indica una polaridad positiva o negativa y proporciona una señal de retroalimentación que inhibe la producción de oscilaciones. 3. Componentes que determinan la frecuencia: un oscilador debe te ner componentes que determinen la frecuencia, ejemplo, resistores capacitores, inductores o cristales que permitan ajustar o cambiar la frecuencia de operación. 4. Fuente de poder: un oscilador debe tener una fuente de energía eléctrica, que puede ser una fuente de cd.
3. Que significa realimentación positiva y realimentación negativa. El uso de la realimentación positiva es útil en la construcción de osciladores. La condición de realimentación positiva se da cuando una parte de la salida se combina en fase con la entrada. En un amplificador con realimentación positiva, En términos prácticos, la ganancia que se aplica a las amplitudes de señales bajas se reducirá hasta que la amplitud de salida alcance algún valor constante. Sin embargo, ese valor límite será independiente de la entrada, permitiendo al circuito producir una salida diseñada. La realimentación negativa es donde una porción de la ganancia disponible de un amplificador es gastada en la o btención de los beneficios de la realimentación negativa.
4. Describa las 4 configuraciones comunes del oscilador. 1. Las mas comunes son: 1. las redes RC de desplazamiento de fase, y Es un circuito oscilador relativamente estable, de baja frecuencia, que se sintoniza con facilidad y se suelen usar en generadores de señal para producir frecuencias de 5 hz a 1 Mhz. 2. los circuitos tanque LC (circuitos LC resonantes) el funcionamiento implica intercambio de energia entre cinetica y potencial. Una vez que se inyecta corr iente en el circuito se intercambia energía entre el inductor y el capacitor y se produce un voltaje correspondiente de salida, el circuito tanque LC no es mas que la frecuencia de resonancia de la red LC en paralelo y el ancho de banda es una funcion de la Q del circuito. Dentro de esto están los osciladores hartley y el colpitts. 3. los cristales de cuarzo: son osciladores de retroalimentacion en los que se sustituye el circuito tanque LC con un cristal, como un componente para determinar la fr ecuencia. Pueden producir frecuencias precisas y estables para contadores de frecuencia, sistemas de navegación e lectrónica, radiotransmisores y radioreceptores. 4. los chips de circuito integrado: tienen una excelente estabilidad de frecuencia y formas de onda y tienen un amplio margen de sintonía por ser fáciles de usar. 5. Defina la ganancia de lazo cerrado y de lazo abierto. Para poder controlar la ganancia de voltaje que tiene un amplificador operacional, se le provee de una realimentación negativa, que hará que este circuito sea mucho más estable. La ganancia es dada por la siguiente fórmula: AV = – Vo/Vin
El signo menos indica que la señal que se obtendrá en la salida será la opuesta a la entrada (sale invertida, una tensión positiva aplicada a la entrada produce una tensión negativa a la salida).
6. Describa la acción de un oscilador en un circuito tanque LC. 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 ene rgía entre el inductor y el capacitor, produciendo un voltaje de salida de ca correspondiente (por t iempos t2 a t4) La forma de onda de voltaje de salida. L a frecuencia de operación de un circuito tanque L C 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 7. Describa el funcionamiento de un oscilador HArtley. El amplificador transistorizado (Q1) proporciona la amplificación necesaria para una ganancia de voltaje de lazo unitaria a frecuencia de resonancia. El capacitor de acoplamiento (Cc) proporciona la ruta para la retroalimentación regenerativa. L1 y C1 , son los componentes que determinan la fre cuencia, y Vcc es la fuente de voltaje de c.c En el arranque inicial, aparece una multitud de frecuencias en el colector de Q1 y se acoplan a través de C2 dentro del circuito tanque. El ruido inicial proporciona la energía necesaria para cargar C1. Una vez que se ha cargado parcialmente C1 empieza la acción del oscilador. El circuito tanque solamente oscilará de manera eficiente en su frecuencia de resonancia. Una porción del voltaje del circuito tanque oscilante se deja caer a través de L1b y se retroalimenta nuevamente a la base de Q1 donde se amplifica. La señal amplificada aparece en el colector 180° fuera de fase con la señal de base. Se realiza un desplazamiento adicional de fase de 180° a través L1; en consecuencia, la señal que se retroalimenta nuevamente a la base de Q1 se amplifica y se desplaza en fase a 360°. Por lo tanto, el circuito es regenerativo y mantendrá las oscilaciones sin señal de entrada externa 8. Describa el funcionamiento de un oscilador Colpitts. La operación de un oscilador Colpitts es muy similar a la de Hartley excepto que un divisor capacitivo se utiliza en lugar de una bobina especial. Q1 proporciona la amplificación, Cc proporciona la ruta para la retroalimentación regenerativa, L1, C1a y C1b son los componentes para determinar la fr ecuencia, y Vcc es la fuente de voltaje de c.c. En el arranque inicial, aparece ruido en el colector de Q1 y suministra energía al circuito tanque, haciendo que empiece a oscilar. C1a y C1b constituyen un divisor de voltaje en ca. El voltaje que se deja caer a través de C1b se retroalimenta a la
base de Q1 hasta Cc. Hay un cambio de fase de 180° de la base al colector de Q1 y un cambio de fase adicional de 180° a través de C1. En consecuencia, el cambio total de fase es de 360° y la señal de retroalimentación es regenerativa. La relación de C1a a C1a + C1b determina la amplitud de la señal de retroalimentación.
9. Describa el funcionamiento de un detector de fase. Un detector de fase es un circuito mezclador de frecuencias o m ultiplicador analógico que genera una señal de voltaje que representa la diferencia en fase e ntre dos señales de entrada. Es un elemento e sencial en el Lazo de seguimiento de fase (PLL). Detecta la diferencia en fase de dos señales periódicas, una señal periódica está caract erizada por tener amplitud, factor de forma, frecuencia y fase, siendo esta última la que es detectada por este dispositivo. Este dispositivo por lo general es una fuente de corriente, la corriente sale o entra del dispositivo dependiendo del resultado de la diferencia entre las fases de las entradas, es decir la corriente puede ser positiva o negativa, lo cual e s una indicación de cual señal está adelantada o atrasada respecto de una referencia de tiempo dada. Este dispositivo forma parte de un sistema de nominado PLL por sus siglas en inglés (Phase Locked Loop) o lazo de seguimiento de fase, en este sistema es el punto de comparación con un señal de entrada que sirve como referencia cuya frecuencia debe ser seguida por este sistema. 10. Defina sintetizar, que es un sintetizador de frecuencias. Sintetizar es formar una entidad combinando partes o elementos. Un sintetizador de frecuencia se usa para generar muchas frecuencias de salida agregando, restando, m ultiplicando y dividiendo una cantidad menor de fecuencias fijas. Es un generador de frecuencia variable controlado por cristal. La funcion de un sintetizador de frecuencia es doble. D ebe producir tantas frecuencias como sea posible con una cantidad mínima de fuentes. 11. Para un oscilador de colpitts se tiene C1=C2= 0.01 microF ; L1=100 microH. Calcule la frec de oscilación. VER CIRCUITO HARTLEY
12. Para un oscilador de Hartley se tiene L1=L2= 50 microH ; C1=0.01 microF. Calcule la frec de oscilación. VER OSCILADOR COLPITTS.
13. Desarrolle la teoría del mezclador equilibrado con Dos Diodos. un mezclador es un circuito no lineal variante con el tiempo o un dispositivo capaz de mezclar dos señales de entrada, vs(t) y v0 (t) a frecuencias diferentes, produciendo a su salida una mezcla de señales vi(t) de diferentes frecuencias igual a una combinación lineal de las dos frecuencias de entrada:
la suma de las frecuencias de las señales de entrada la diferencia entre las frecuencias de las señales de entrada las dos señales originales, habitualmente consideradas como parásitas que se eliminan mediante filtros de frecuencia.
A diferencia de los mezcladores simples en los que utilizamos filtros para separar las frecuencias, en un mezclador e quilibrado, para separar señales de entrada en RF y oscilador local y evitar o eliminar los productos de intermodulación no deseados, se utilizan dos o más mezcladores simples conectados a través de circuitos híbridos. De esta forma, las señales deseadas se suma n en fase a la salida y las indeseadas en contrafase, consiguiendo eliminarlas. La principal característica de estas estructuras es que
suprimen los armónicos pares de OL-RF y mejoran el aislamiento OL-RF y OL-FI sin necesidad de filtros. La expresión de salida de la señal es:
14.
X2= -1/C2 X1=L1 X3=L3
Hartley
X2=L2
X3= -1/C3
Colpitts
X1= -1/C1
calcule el voltaje en la entrada de un comparador de fases cuya función de transferencia es Kd=0.5 V/rad , y error de fase = 0.75 rad.
15. Calcule el voltaje en la salida de un comparador de fases con función de transferencia Kd=0.4 V/rad y un error de fase = 0.55 rad.
16. del lazo de seguimiento de fase mostrado, con Fi= 2 30 khz y Fn= 215 khz, calcule: a. Ganancia en lazo abierto. ganancia en lazo cerrado y en db. b. Variación de frecuencia. c. Voltaje de salida. d. voltaje de la función de transferencia. e. Angulo de error. f. Variación máxima de frecuencia. Comparador de fase Kd=0.2V/rad
BPF Kf=1
VCO Ko= 10 khz/V
Amplificador Ka= 5
