Laboratorio Nº 05:El oscilador de puente de Wien Oscar Anderson Marin Tejeda Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica, Universidad Nacional de Ingeniería Lima, Perú
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I.
INTRODUCCIÓN
Oscilador es un circuito que genera una señal periódica, es decir, que produce 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. Un oscilador a cristal es un oscilador armónico cuya frecuencia está determinada por un cristal de cuarzo o una cerámica piezoeléctrica. Los sistemas de comunicación suelen emplean osciladores armónicos, normalmente controlados por cristal, como oscilador de referencia. Pero también osciladores de frecuencia variable. La frecuencia se puede ajustar mecánicamente (condensadores o bobinas de valor ajustable) o aplicando tensión a un elemento, estos últimos se conocen como osciladores controlados por tensión o VCO, es decir, osciladores cuya frecuencia de oscilación depende del valor de una tensión de control. Y también es posible hallar osciladores a cristal controlados por tensión
II.
Ganancia de un oscilador Puente de Wien La ganancia del amplificador está dada por las r esistencias 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).
OBJETIVO
Estudiar y diseñar un oscilador de puente de Wien con el amplificador operacional de propositos generales uA741.
III.
paralelo. Los Los dos valores valores de resistencias resistencias u condensadores condensadores son son iguales.
TEORÍA
Oscilador Puente de Wien El oscilador puente de Wien es un oscilador un oscilador utilizado para generar ondas sinusoidales que van desde los 5 Hz a los 5 Mhz.
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:
= 1 + 3+ = 1 +3 ≥ 1 → 12 ≥ 2 Ver que que esto se de, el cociente de R2 y R1 debe ser igual o mayor que 2.
A diferencia del del oscilador por corrimiento de fase, fase, tiene menos componentes 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 un amplificador y una red de adelanto-atraso compuesto de dos redes RC, una serie y otro
Red de realimentación y desfase de un oscilador Puente de Wien
V. 1.
Panel de experimentos.
RESPUESTAS A PREGUNTAS Determine la ganancia de lazo cerrado AL(s) para el circuito de la figura 1.
Frecuencia contra desfase en el Oscilador Puente de Wien La salida de la red de realimentación se comporta como se muestra en los siguientes puntos:
= 4 + 4 + + +1
Para frecuencias por debajo la frecuencia de oscilación, la atenuación es grande y la fase se adelanta 90°
= 4 + 4 + +
A la frecuencia de resonancia, la ganancia de tensión es de 1/3 (máxima) y no hay corrimiento de fase.
Eliminamos la parte compleja y queda
= √ 41
Para frecuencias por encima de la frecuencia de oscilación, la atenuación es grande y la fase se atrasa 90°.
= 4 + +
Oscilador Puente de Wien- Frecuencia de oscilación Para lograr la oscilación en un Oscilador Puente de Wien, es necesario que el desfase o desplazamiento de fase sea 360° o lo que es lo mismo, que el desfase sea 0°. Para deducir la frecuencia de de oscilación, observar las fórmulas que se muestran más abajo. En la primera ecuación se ve que para que esta sea igual a 0, el contenido del paréntesis debe ser igual a 0.
Atenuacion por retroalimentacion:
La igualdad de la segunda ecuación permite despe jar “w” y después la frecuencia “f”. Al final de la simplificación se ve que la frecuencia depende los valores del condensador C y la resistencia R. Recordar que w = 2 x Pi x f
Ganancia en lazo abierto:
Condensador ceramico de 0.01uf.
Fuente de alimentacion de 30v.
Osciloscopio.
Generador de funciones .
Multimetro digital.
red
de
Ganacia de lazo:
Por esta razón, mediante una adecuada elección de resistencias y condensadores, la atenuación debe ser tal que se cumpla la ecuación:
∗ = 1 = 4 + ⁄ 1 + = 2
La ganacia de lazo cerrado se resume:
Amplificador operacional uA741 .
la
= 1+ ∗ = 1+ ∗4 + +
EQUIPOS Y MATERIALES Resistencias de 2x1K, 2x3.3K, 2x4.7K, 2x8.2K, 2x10K, 2x15K OHM de 0.5w. Potenciometro de 10Kohm y 100K ohm.
de
= 4 + +
( 1 ) = 0 = 1 = 21
IV.
parte
2.
Halle la frecuencia de oscilacion y ganancia Kmin utilizando la ganacia de lazo.
La deduccion se encuentra en la parte superior
= √ 41 3.
De:
Calcule el valor de R para la frecuencia de oscilacion fo=10K Hz considerando el valor de R3=R4=R y C1=C2=0.01uf
= √ 41 = 2 √ 1 = 2 = 21 = 21 = 210∗10 1∗ 0.01∗10− = 15.916ℎ ≈ 16Ω 4.
¿Cuál es la forma de la salida cuando K>Kmin?
REFERENCIA [1] http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ua741.pdf [2] http://unicrom.com/oscilador-puente-de-wien/ [3] https://es.wikipedia.org/wiki/Oscilador _de_puente_de_Wien
