73402371 el-oscilador-en-puente-de-wien

1. LIC. EN FÍSICA LABORATORIO DE ELECTRÓNICA
Curso 03-04
DPT. D’ENGINYERIA ELECTRÓNICA
FACULTAT DE FÍSICA Universitat de València
PRÁCTICA 7.
EL OSCILADOR EN PUENTE DE WIEN

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Curso 03-04 PRÁCTICA 7ª
DEP. D’ENGINYERIA ELECTRÒNICA
FACULTAT DE FÌSICA Universitat de València
1
7.1. EL OSCILADOR EN PUENTE DE WIEN
El trabajo propuesto en esta práctica es estudiar el funcionamiento del oscilador en
puente Wien realizado a partir de un amplificador operacional. La configuración
habitual de dicho circuito es el de la de la figura 7.1.
Fig. 7.1
En este oscilador el factor de realimentación, β(jω) = VX / VS, es:






ω
−ω+
=ωβ
CR
1
CRj3
1
)j(
La ganancia del amplificador desde la entrada V+ (VX) a la salida VS es:
1
2
R
R
1)j(A +=ω
Por tanto la ganancia de lazo, L(jω) = β(jω) A(jω), será:






ω
−ω+
+
=ω
CR
1
CRj3
R
R
1
)j(L 1
2
El sistema oscila a una frecuencia angular ? 0 si a dicha frecuencia la ganancia de lazo es
real y de valor unidad. De la condición de que L(jω) sea real, se obtiene la frecuencia de
oscilación:

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2
RC2
1
f
RC
1
00
π
==ω
y de que el módulo de L(jω) tome el valor 1 a dicha frecuencia se obtiene la condición
de que:
R2 = 2 R1
Esta segunda condición se modifica haciendo R2 ligeramente mayor que el valor
obtenido en la expresión previa para asegurar el arranque de las oscilaciones. De las
expresiones previas ya estamos en condiciones de seleccionar una frecuencia de
oscilación y montar el oscilador.
7.2. MATERIAL A UTILIZAR
Para realizar la práctica se usarán dos circuitos montados ya en una placa de circuito
impreso (PCB) que se suministrará al alumno al inicio de la misma. En la figura 7.2 se
puede observar los dos circuitos que se han de usar y en la figura 7.3 la placa de
circuito impreso en la cual están montados ambos circuitos.
+Vcc
+Vcc
+Vcc
+Vcc
-Vcc
-Vcc
-Vcc
-Vcc
+
-
U1
UA741
3
2
6
7
1
4
5
R1
10k
R2
18k
R2'
4k7
D2
C1
47nF
C2
47nF
R3
10k
R4
10k
J1
1
2
R9
10k
R7
2k7
R6
18k
Rx1
D3
D4
R5
10k
J2
1
2
D1
R8
10k
C4
47nF
R10
2k7
R11
2k7
J3
1
2
3
+
-
U2
UA741
3
2
6
7
1
4
5
Rx2
C3
47nF
S2
12
S1
1 2
C D
A
B
X1
X2
X3
X4
Fig. 7.2
En la parte inferior izquierda de la placa PCB está ubicado el conector J3 en el cual se
conecta las tensiones de alimentación de la placa: +Vcc = + 15V, -Vcc = - 15V y GND.

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Fig. 7.3
7.3. PRIMERA CONFIGURACIÓN DEL OSCILADOR DE WIEN.
En la figura 7.4 se muestra el circuito de la primera configuración del oscilador de
Wien a estudiar. Este circuito está ubicado en la parte izquierda de la placa PCB.
Fig. 7.4
+Vcc
+Vcc
-Vcc
+
-
U1
UA741
3
2
6
7
1
4
5
R1
10k
R2
18k
R2'
4k7
D2
C1
47nF
C2
47nF
R3
10k
R4
10k
J1
1
2
D1
S2
12
S1
1 2
C D
A
B

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En esta configuración se elegido para el circuito del oscilador de la figura 7.1 los
siguientes componentes:
R = 10 kΩ, C = 47 nF, R1 = 10 kΩ, R2 = 18 kΩ y R2’ = 4,7 kΩ
Estos componentes en el circuito que se usará en la placa PCB son:
Fig 7.1 Fig. 7.4
• R = R3 = R4 = 10k
• C = C1 = C2 = 47 nF
• R1 = R1 = 10k
• R2 = R2 = 18k
• R2’ = R2’ = 4k7 (POTENCIÓMETRO)
PROCEDIMIENTO:
• En este circuito se empezará por conectar, mediante un cablecillo, los pines
marcados como C y B, con lo cual se excluye del circuito a los dos diodos.
• Conecta a continuación la alimentación de continua a la placa PCB.
• Conecta el canal 1 del osciloscopio a la salida de este circuito: conector J1
• Intenta ajustar la oscilación con el potenciómetro R2’
• Mide la frecuencia de oscilación y compárala con el valor teórico esperado.
EXPLICA A CONTINUACIÓN LOS RESULTADOS OBTENIDOS, QUE
DIFICULTADES HAS ENCONTRADO Y EL PORQUÉ DE ESTAS:

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7.4. MÉTODO PARA LIMITAR Y AJUSTAR LA AMPLITUD DE
OSCILACIÓN EN LA PRIMERA CONFIGURACIÓN.
Uno de los mayores problemas que plantea el funcionamiento del oscilador propuesto
en el apartado anterior es conseguir que la amplitud de la oscilación sea estable. Para
conseguirlo se han diseñado muchos métodos. En esta configuración se va a probar
experimentalmente uno de estos métodos.
El método, como se verá a continuación, es una modificación muy simple del circuito
que se ha montado previamente. En la figura 7.5 se da la modificación a introducir, que
consiste en añadir dos diodos en serie con R2 y R2’.
Fig. 7.5
El control de la amplitud de la oscilación se logra por el ajuste de la ganancia que ejerce
la variación de la resistencia de los diodos, ya que esta disminuye con la corriente que
pasa por ellos según la expresión:
D
D
I
mV6,25
r
η
=
Donde η varia entre 2 y 1, según el valor de ID.
PROCEDIMIENTO:
• Para añadir los diodos al primer montaje del circuito que se está usando en
la placa PCB:
- Quita el cablecillo que una los pines C y B
- Une mediante sendos cablecillos los pines: A con B y C con D
• Conecta a continuación la alimentación de continua a la placa PCB.

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• Conecta el canal 1 del osciloscopio a la salida de este circuito: conector J1
• Intenta ajustar la oscilación con el potenciómetro R2’
• Mide de nuevo la frecuencia de oscilación y compárala con el valor teórico
esperado.
EXPLICA A CONTINUACIÓN LOS RESULTADOS OBTENIDOS Y QUE
DIFERENCIAS HAS ENCONTRADO CON RESPECTO A LA PRIMERA
VERSIÓN DE ESTA CONFIGURACIÓN DEL OSCILADOR:

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7.5. SEGUNDA CONFIGURACIÓN DEL OSCILADOR DE WIEN.
La segunda configuración del oscilador de Wien de que se dispone en la placa PCB,
está ubicada en la parte derecha de esta, es la que se muestra en la figura 7.6.
En esta configuración del oscilador de Wien no hay potenciómetro para ajustar la
amplitud de la oscilación. La limitación de la amplitud de la oscilación se consigue
mediante la realimentación que introducen D3, Rx1 y R10 en la semionda negativa y
D4, Rx2 y R11 en la semionda positiva.
Fig. 7.6
Para deducir la amplitud a la que se limita la oscilación, hay que partir del hecho de que
la limitación de la amplitud la introducen los diodos cuando empiezan a conducir y
reducen la ganancia del amplificador, el diodo de arriba en el pico del semiciclo
negativo y el diodo de abajo en el pico del semiciclo positivo.
+Vcc
+Vcc
-Vcc
-Vcc
R9
10k
R7
2k7
R6
18k
Rx1
D3
D4
R5
10k
J2
1
2
R8
10k
C4
47nF
R10
2k7
R11
2k7
+
- U2
UA741
3
2
6
7
1
4
5
Rx2
C3
47nF
X1
X2
X3
X4

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Intenta deducir alguna forma de calcular cual va a ser la amplitud de la oscilación. Una
vez deducida esta relación comprueba que la amplitud de la oscilación en el circuito es
compatible con la obtenida en la expresión teórica, tomando para las resistencias Rx1 y
Rx2 un valor de 1k. Estas resistencias se han de obtener en los cajetines del laboratorio
e insertarlas:
• Rx1 insertarla entre los pines X1 y X2,
• Rx2 insertarla entre los pines X3 y X4.
Cambia las resistencias de Rx1 y Rx2 por otras de 680Ω y comprueba que la relación
obtenida es nuevamente correcta.
EXPLICA A CONTINUACIÓN LA RELACIÓN OBTENIDA PARA LA
AMPLITUD DE OSCILACIÓN DEL CIRCUITO Y EL CONTRASTE DE LOS
RESULTADOS OBTENIDOS EXPERIMENTALMENTE Y TEÓRICAMENTE.