Practica #1: #1: osciladores RC Objetivos: • •
Estudio de un circuito oscilador de desplazamiento de fase o RC. Estudio de un oscilador de puente Wien con transistores.
Material: •
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Unidad básica para sistema IE!: Unidad de alimentaci"n modelo !#$!U%E&. Caja de soporte de los m"dulos modelo MU%E&. Unida de control individual modelo !I!'%E&. M"dulo de e(perimentaci"n MCM). Osciloscopio.
*ociones +e"ricas: Osci Os cila lado dorr de desp despla laza zami mien ento to de fase fase:: bási básica came ment nte e está está cons consti titu tuid ido o por por un amplificador de emisor com,n- ue produce un desfase de la se/al de #012 entre la salida 3colector4 5 la entrada 3base4 a trav6s de una red RC- de esta forma la se/al de entrada mantiene la autooscilacion autooscilacion del circuito. circuito. 7a condici"n de oscilaci"n oscilaci"n depende de
h fe
la relaci"n R%RC 5 de
h fe > 44.5
. En todo t odo caso se debe verificar la si8uiente condici"n: condici"n:
.
7a frecuencia de oscilaci"n vale:
f o=
1
× 2n . R C
1
√
6
+ 4 .(
Rc ) R
ara otra confi8uraci"n del oscilador de desplazamiento de fase donde la disposici"n de los condensadores 5 las resistencias es sim6trica respecto al esuema anterior- la frecuencia de oscilaci"n vale:
f o
=
√
6 2 π.R.C
El oscilador RC se utiliza para 8enerar frecuencias comprendidas entre al8unos 9ertz 5 varios centenares de ilo;ertz. 7os amplificadores utilizados en la realizaci"n de estos osciladores 8eneralmente son de clase <- de manera de tener la m=nima distorsi"n de la se/al 8enerada. Ejercicios: rocedimiento: Realizar el circuito ue se muestra en la fi8ura.
Re8ular R&' ;asta la mitad de su valor Re8ular R&# para obtener en el colector +# un valor de tensi"n continua de )&.
&erificar ue R&' permita re8ular la distorsi"n 5 la activaci"n de la se/al.
Re8ular R&# 5 observar ue permite re8ular la amplitud de las oscilaciones. Medir la frecuencia >o de la se/al #. ?Cuánto vale la frecuencia de oscilaci"n@
•
E(aminar la onda sinusoidal en los e(tremos de las resistencias R#- RA- R' 5 verificar el desfase pro8resivo de la se/al.
'. ?E(aminar las formas de onda 5 deducir la modificaci"n ue se llev" a cabo en el circuito@ !e conect" una resistencia en paralelo con R'.
Practica #3: osciladores Hartley y Meissner Objetivos: •
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capacidad.
Material: •
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Unidad básica para sistema IE!: Unidad de alimentaci"n modelo !#$!U%E&. Caja de soporte de los m"dulos modelo MU%E&. Unidad de control individual modelo !I!'%E&. M"dulo de e(perimentaci"n MCM) Osciloscopio >recuenc=metro
*ociones te"ricas: •
Oscilador 9artle5.
El oscilador ;artle5 es un oscilador sinusoidal con circuito de realimentaci"n 7C. El circuito consta de un amplificador 5 una red de realimentaci"n en (- compuesta por dos inductancias 5 un condensador. Considerando un amplificador con una resistencia de entrada elevada- donde < es la amplificaci"n del sistema. !i las dos inductancias tienen una inductancia mutua M 5 si sus resistencias internas son despreciables- las condiciones de oscilaci"n del circuito se e(presan mediante las si8uientes relaciones:
A =
( L + M ) ( L + M ) 2 1
w (¿¿ o C )= 0 wo ( L1 + L2+ 2 M )− 1
¿ Be la se8unda relaci"n se desprende la frecuencia de oscilaci"n fo:
f o
1 =
2 π . √ L C
Bonde 7 7#D7ADAM +ambi6n puede e(istir otro tipo de confi8uraci"n de circuito del oscilador 9artle5. •
Oscilador Meissner:
El oscilador Meissner utiliza un transformador como bloue de realimentaci"n 5 su esuema se muestra en la fi8ura.
En el colector está presente un circuito resonante sintonizador constituido por un devanado del transformador 5 el condensador C. E(iste una frecuencia denominada resonancia a la cual la impedancia del circuito resulta puramente resistiva. !i el devanado del transformador conectado a la base es opuesto al del colector- el transformador produce un ulterior desfase de #012- de esta forma se reinserta en fase la se/al de salida con la de entrada. or lo tanto- a la frecuencia de resonancia se verifica la condici"n de fase ue permite la oscilaci"n del circuito.
Esta frecuencia vale:
f o
1 =
2 π . √ LC
Ejercicios: Oscilador 9artle5 con realimentaci"n de colector. ara comenzar primero se e(trae todos los puentes- se sit,a los interruptores !#!0 en O*- lue8o todos los demás interruptores en O>>- despu6s se conecta el modulo a la fuente de alimentaci"n !#$!U. >recuencia de oscilaci"n en funci"n de 7 5 C. • •
oner &cc D#A&. Conectar los puentes #'- #)- #F- A#- A'- AG- A0- para realizar el circuito ue se muestra en la fi8ura.
• •
Conectar el canal # del osciloscopio en la base del transistor +G- lue8o conectar el canal A al terminal A para visualizar la se/al de salida.
•
Re8ular R&H 5 el n,cleo de 7#$7A para obtener la mejor onda sinusoidal 5 medir la frecuencia.
Canal #:
Canal A:
#. ?Cuánto vale el desfase entre las dos se/ales visualizadas@
G4 vale #012 8rados. Oscilador 9artle5 con realimentaci"n de emisor. •
oner &cc D#A&. Conectar los puentes #A- #)- #0- #F- A#- AG- A0para realizar el circuito de la fi8ura.
• • • •
Conectar el canal # del osciloscopio al terminal #. Re8ular R&H para obtener una mejor onda sinusoidal. Medir la frecuencia de la se/al visualizada. Besplazar el canal # en la base +G- conectar el canal A en el emisor de transistor +G para visualizar la se/al de entrada 5 de salida.
Canal #:
Canal A:
A. ?Cuánto vale el desfase entre las dos se/ales@ #4 El desfase es nulo. '. En base a la medida de la frecuencia- ?C"mo vario la capacitancia en la red de alimentaci"n@ #4 7a capacidad aumento- se conect" otro condensador en paralelo a C#H. Oscilador Meissner. •
oner &cc D#A&. conectar los puentes #'- AH- A- AF- para realizar el circuito ue se muestra en la fi8ura.
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&isualizar en el osciloscopio la se/al de salida- lue8o re8ular R&H para obtener una mejor se/al sinusoidal- medir la frecuencia de se/al de salida.
G. En base a las medidas de frecuencia realizadas 5 conociendo el valor de los condensadores CA# 5 CAA- es posible calcular el valor de la inductancia. ?Cuál es el valor apro(imado de la inductancia@ G4 # m9.
Cuestionario recapitulativo. H. ?el circuito de realimentaci"n en
π de un oscilador 9artle5 está compuesto
por@ A4 Un condensador 5 dos inductancias. ). ?Bespreciando la inductancia mutua- la condici"n de oscilaci"n en un oscilador 9artle5 debe ser@ #4 < 7A%7# . Bespreciando la inductancia mutua- la condici"n de oscilaci"n en un oscilador 9artle5 debe ser: '4 >o #.#AM9z. 0. Bespreciando la inductancia mutua- ?Calcular la pulsaci"n de las oscilaciones de un circuito oscilador Meissner ue presenta un condensador C #1p>7#7A G11 μH @ 6
A4
w o=11.18 x 10 rd / s
Practica #4: Osciladores de Cristal. Objetivos: • • •
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Estudio de un oscilador de cristal de J+: Medida de la frecuencia de oscilaci"n.
recuencia de oscilaci"n en funci"n de la tensi"n de alimentaci"n.
Material: •
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Unidad básica para sistema IE!: Unidad de alimentaci"n modelo !#$!U%E&. Caja de soporte de los m"dulos modelo MU%E&. Unidad de control individual modelo !I!'%E&. M"dulo de e(perimentaci"n MCM) Osciloscopio >recuenc=metro
*ociones te"ricas: 7os osciladores de cristal se caracterizan por tener una estabilidad de frecuencia elevada- obtenida insertando unos cristales de cuarzo piezoel6ctricos en la red de alimentaci"n. !i estos cristales son sometidos a una deformaci"n mecánica- 8eneran una diferencia de potencial entre sus caras- de lo contrario- la aplicaci"n de una tensi"n constante entre sus caras 8enera una deformaci"n del cristal- ue si
eliminamos la tensi"n aplicada la deformaci"n desaparece- pasando a trav6s de una serie de estados intermedios se8,n un r68imen oscilatorio amorti8uado- cu5a frecuencia está relacionada con las caracter=sticas 8eom6tricas 5 mecánicas del cristal. En las fi8uras podemos ver el s=mbolo 8ráfico 5 el dia8rama electico euivalente de un cristal de cuarzo.
El condensador Co tienen en cuenta la capacidad electroestática determinada por las dos caras metálicas del cristal 5 por las capacitancias parasitas debidas a los terminales 5 a la capsula. 7a serie R- 7 5 C representan el circuito el6ctrico euivalente- despreciando la resistencia R el cristal está compuesto por componentes reactivos. < trav6s del 8rafico se observa ue la impedancia se anula por dos valores de pulsaci"n- denominados
w s ²=
f s
1
1
(
1
w s y w p
1
+ w ² = x LC m L C C o
ue valen:
)
ws
f p=
2 π
se denomina pulsaci"n en serie.
w p 2 π
Ejercicios:
se denomina pulsaci"n en paralelo.
Oscilador de cristal •
oner &cc D#A&. conectar el puente cc para obtener el circuito ue se muestra en la fi8ura.
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&isualizar en el osciloscopio la se/al de salida presente en el terminal '-
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utilizando una sonda #1:# para limitar su efecto capacitivo. Medir la frecuencia de se/al de salida. Comprobar el valor de frecuencia medido del cristal con el valor nominal.
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#. ?Cuál es el valor de la frecuencia de la se/al de salida@ H4#M9z.
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&isualizar en el osciloscopio las se/ales de salida presentes en el terminal ' 5 en la base de transistor +H.
A. ?Cuál es el valor apro(imado del desfase entre las dos se/ales visualizadas@ G4#01 8rados. '. En base al análisis de las formas de onda 5 de las tensiones- ?Cuál es la variaci"n ue se introduce en el oscilador@ H4 !e cortocircuita la resistencia R#F. Cuestionario Recapitulativo. G. ?El oscilador de cristal se utiliza a menudo cuando se reuiere@ '4 Una 8ran estabilidad de frecuencia. H. ?7a condici"n de funcionamiento para ue un circuito de ierce oscile es ue el cristal ten8a un comportamiento@ A4 Inductivo. ). ?Cuál podr=a ser la frecuencia de oscilaci"n f de un oscilador ierce ue utiliza un cristal caracterizado por fs AM9z 5 fp A.1#M9z@ '4
fs < f < fp
. ?7a frecuencia de oscilaci"n de un circuito de ierce esta determinado por@ #4 El cristal CONCLUSON Kat;erine L"mez CI. AH'GH#'1 En estas prácticas de laboratorio aprendimos el uso de los osciladores- su diversidad e importancia en el campo de la electr"nica de las comunicaciones- por ejemplo los osciladores de desplazamiento de fase están constituidos por un amplificador de emisor com,n- ue produce un desfase de la se/al de #012 entre la salida 3colector4 5 la entrada 3base4 en cambio el oscilador ;artle5 es un oscilador sinusoidal con circuito de realimentaci"n 7C 5 el oscilador Meissner utiliza un transformador como bloue de
realimentaci"n- tambi6n está el oscilador cristal ue se caracterizan por tener una estabilidad de frecuencia elevada.
