Universidad Católica San Pablo
Facultad de Ingenierías y Computación Programa Profesional de Ingenierías de Telecomunicaciones Multiplicador de frecuencia Electrónica de Comunicaciones Tel 5.1-2 David Pamo Quino Semestre V 2013 “Yo declaro haber realizado el presente trabajo de acuerdo a las normas de la Universidad Católica San Pablo”
Firma
INFORME PRÁCTICO Nº6 Multiplicador de frecuencia x10
1. OBJETIVO
Obtener 5 diferentes frecuencias , variando la tensión y la resistencia para obtener un 50% de ciclo de trabajo. Cálculo de frecuencias teóricas y prácticas. Obtener 5 frecuencias implementando un Flip Flop.
2. EQUIPOS Y MATERIALES Laboratorio: Laboratorio de Electrónica y Comunicaciones. Equipos y dispositivos:
PC Fuente de Poder Osciloscopio Batería de 9V Software:
Multisim Materiales y fungibles: Fuente 9V DC Potenciometro Multivibrador 555 Condensadores: 0.1uF Resistencia 1Kohm
1
3. MARCO TEÓRICO 3.1.- Oscilador VCO
Es un oscilador controlado por tensión es un dispositivo electrónico que usa amplificación, realimentación y circuitos resonantes que da a su salida una señal eléctrica de frecuencia proporcional a la tensión de entrada. Una aplicación típica es generar señales moduladas en frecuencia ( FM). Multivibrador LM555 usado en oscilador VCO
Donde : La entrada 5 modificará la señal con tensión es decir la señal se modificará en la frecuencia de este. La resistencia VR1 modificará el ciclo de trabajo de la señal en porcentaje específicamente esto quiere decir para que se de un 50% de ciclo de trabajo del oscilador debe de cumplir la siguiente igualdad.
=
Y la salida 3 será la salida de la señal del oscilador VCO.
2
Señal y su frecuencia
La señal en sí será una onda cuadrada esta tendrá dos tiempos de carga y descarga que conformará un periodo de la señal (T).
= . + .
Tiempo de Carga ( )
En el tiempo de carga ( ) en ella intervendrán los voltajes de alimentación y modificadora de la señal también las resistencias y capacitor unidos a los pines 7, 2, 6.
− ) = = −(1+2)1 ln(−0.5 Donde:
∶ ó ∶ ñ ( 5)
3
Tiempo de Descarga ( )
En el tiempo de descarga ( ) en ella intervendrán sólo una resistencia (R2) y el condensador.
=log(2) 2 = 0.693(2) Para su frecuencia denotamos:
= 1 Donde:
= . + . = + Por lo tanto :
= +1 =
1 − + 0.693(2)1 −(1+2)1 ln−0.5
4
3.2.- Flip Flop Tipo D
Divisores de Frecuencia Los divisores de frecuencia son circuitos lógicos secuenciales que se utilizan para obtener señales de diferentes frecuencias, sincronizadas con un oscilador de frecuencia superior. Como se mencionó anteriormente, los flip-flops son utilizados para éste tipo de aplicación. Si observamos la figura 2, podemos ver que si conectamos la salida QN con la entrada D del flip-flop tipo D, se obtiene en la salda Q una señal de frecuencia f = 1/2T cuando la frecuencia de clk es 1/T. Evidentemente éste circuito divide entre 2 la señal periódica conectada en
Figura 2. Flip-Flop T Esta configuración de flip-flop también es conocida como flip-flop tipo T, y su funcionamiento consiste en invertir el nivel de salida en Q y QN a cada flanco de subida de CLK. Para obtener un mayor divisor de frecuencia, se pueden conectar flip-flop tipos T en secuencia, en donde el divisor de la frecuencia se obtiene mediante divisor = 2^n, donde n es el número de flip-flops.
5
3.3.- Multiplicador LM 565 x10
La malla de fase cerrada (PLL) es un circuito retroalimentado compuesto de un detector de fase, un filtro pasobajas y un oscilador controlado por voltaje (VCO). Algunos PLL también incluyen un amplificador en el lazo y en algunas aplicaciones no se utilizan un filtro. El PLL es capaz de engancharse o sincronizarse con una señal entrante. Cuando cambia de la señal entrante, lo que indica un cambio de frecuencia, la salida del detector de fase se incrementa o reduce lo suficiente para mantener la frecuencia del VCO igual a la frecuencia de la señal entrante. El detector de fase compara la diferencia de fase entre la señal entrante, Ve y la señal del VCO, VO. Cuando la frecuencia de la señal entrante fe es diferente de la frecuencia del VCO, fO, el ángulo de fase entre las dos señales también es distinto. La salida del detector de fase y el filtro es proporcional a la diferencia de fase entre las dos señales. Este voltaje proporcional se realimenta al VCO, lo que hace que su frecuencia se mueva hacia la frecuencia de la señal entrante hasta que las dos frecuencias son iguales; en ese momento, el PLL se engancha a la frecuencia entrante. Si fe cambia, la diferencia de fase también lo hace y esto hace que el VCO rastree la frecuencia entrante.
Fig. PLL LM565
6
3.3.- Multiplicadores de frecuencia
El multiplicador de frecuencia es un dispositivo que cambia la frecuencia de una señal, obteniendo a su salida una frecuencia más alta, siendo su relación con la de entrada un número entero. Están formados por circuitos no lineales, con ganancia o no, de modo que se crean armónicos de la señal de entrada. Se diseña para potenciar la aparición del armónico deseado y cancelar en lo posible la aparición de los demás. La señal se filtra a la frecuencia de salida para evitar armónicos indeseables y, eventualmente, se amplifica. El LM565 es en general un PLL que contiene un oscilador controlado por tensión (VCO), un detector de fase y un filtro pasa bajos. La frecuencia del VCO se establece con una resistencia externa y un condensador. Las características del sistema de bucle cerradoancho de banda, la velocidad de respuesta, la captura y empuje en el rango- pueden ajustarse en un amplio intervalo con una resistencia externa y un condensador. El bucle puede ser abierto entre el VCO y el detector de fase para la inserción de un divisor de frecuencia digital para obtener multiplicación de frecuencia. 3.4 Circuito Implementado
Multiplicador de Frecuencia X10
7
4. DESARROLLO Circuito Multiplicador x10 con oscilador VCO
8
Señal
Para nuestra primera señal obtenemos una señal del VCO Frecuencia del VCO como entrada del multiplicador:
= 1.8 En el multiplicador podemos hacer variar como máximo por 15. Entonces como frecuencia de salida :
= 5.7 N= 3 Es decir la frecuencia de entrada fue multiplicado por 3.
9
Señal con diferentes multiplicadores
A partir de esta señal tomaremos como base una frecuencia de entrada de :
Multiplicador x10
= 20 ℎ
Frecuencia de salida :
= 200ℎ → = 10 Multiplicador x3
10
Frecuencia de salida:
=65ℎ→ =3 Multiplicador x12
Frecuencia de salida:
= 232ℎ → = 12 Multiplicador x8
11
Frecuencia de salida:
=160ℎ→ =8 Multiplicador x5
Frecuencia de salida
=100ℎ→ =5
12
5. CONCLUSIONES
Podemos concluir que el PLL depende en sí del divisor de MMT4C90 es decir la frecuencia de salida variará según a las modificaciones de sus pines. En este divisor podemos variar solo 4 bits
→ → El divisor tendrá bits de máximo y mínimo significación.
La frecuencia de salida depende del divisor y la frecuencia de entrada:
= Donde N es el valor multiplicador
A mayor Tensión hay menor frecuencia y viceversa.
↑ ó = ↓ ñ ↓ ó = ↑ ñ
Con el potenciómetro podríamos decir que se cumple una proporcionalidad en el tiempo de carga.
↑ = ↑ ↓ =↓
El Flip Flop se comporta como una onda de la suma de los tiempos de carga del oscilador VCO es decir:
. = . + . . = . + .
13
