Este documento presenta información sobre osciladores. Define un oscilador como un circuito que genera una señal periódica sin necesidad de una entrada periódica. Explica que los osciladores se clasifican en armónicos o de relajación dependiendo de si la salida es sinusoidal u onda cuadrada. Además, describe varios tipos comunes de osciladores como osciladores a cristal, controlados por tensión, Colpitts y Hartley. Finalmente, explica el criterio de Barkhausen para analizar las condiciones de oscilación de un circuit
Este documento describe la implementación de un oscilador armónico basado en el Puente de Wien. Explica los conceptos teóricos detrás de los osciladores, incluyendo el criterio de Barkhausen y la necesidad de un mecanismo no lineal para controlar la amplitud. Luego, detalla el circuito del Puente de Wien, analizando su ganancia de lazo y estableciendo la condición para oscilaciones. Finalmente, propone implementar el circuito en el laboratorio y analizarlo con un osciloscopio.
Este documento proporciona una introducción a los osciladores, describiendo los diferentes tipos de osciladores, sus componentes y funcionamiento. Explica que un oscilador es un circuito que genera una salida de corriente alterna a partir de una fuente de alimentación continua, y que tradicionalmente se refiere a osciladores cuya salida es una onda senoidal. Describe los osciladores senoidales de radiofrecuencia y baja frecuencia, y explica que un oscilador básico consiste en un amplificador con realimentación positiva.
Este documento describe diferentes tipos de osciladores electrónicos. Explica que un oscilador es un sistema realimentado que genera señales eléctricas de forma inestable. Describe osciladores senoidales y de relajación, y explica que tienen tres partes funcionales: un desplazador de fase, un circuito de ganancia y un limitador. Luego, detalla el funcionamiento y análisis de osciladores RC y LC como el Puente de Wien, de desplazamiento de fase, Colpitts y Hartley.
Este documento describe diferentes tipos de osciladores, incluyendo osciladores retroalimentados, no sintonizados, sintonizados, y de cristal. Los osciladores producen oscilaciones eléctricas mediante el uso de amplificación y retroalimentación positiva. Los osciladores sintonizados usan circuitos tanque LC para establecer la frecuencia, mientras que los osciladores de cristal sustituyen el circuito tanque con un cristal, proporcionando mayor estabilidad de frecuencia.
Este documento describe un proyecto de estudiantes sobre un oscilador de puente de Wien. Explica brevemente el funcionamiento de este tipo de oscilador, que genera ondas sinusoidales sin señal de entrada a través del equilibrio de un puente compuesto por resistencias y condensadores. Luego detalla los cálculos teóricos para diseñar un oscilador de puente de Wien con un amplificador operacional 741 para generar una frecuencia de 1 kHz.
Un oscilador es un circuito que genera una señal periódica sin necesidad de una entrada periódica. Existen osciladores lineales que usan un bloque con función de transferencia cuya salida se reinyecta a la entrada a través de un amplificador. Los osciladores de relajación incluyen osciladores en anillo basados en inversores lógicos y osciladores multivibradores que cargan y descargan condensadores. Los osciladores se usan en aplicaciones como radiocomunicaciones y sistemas digitales.
Generadores de Señal y Conformadores de Ondas Con Circuitos Monoestable y Ast...Kevin Jessid
En el diseño de sistemas electrónicos con frecuencia se requieren señales a las que se les han
prescrito formas de onda estándar, por ejemplo sinusoidales, cuadradas, triangulares o en forma de pulso. Los
sistemas en los cuales se requieren señales estándar incluyen sistemas de cómputo y de control en los que son
necesarios pulsos de reloj para temporización; en sistemas de comunicación en los que se utilizan señales de
varias formas como portadoras de información y en sistemas de prueba y medición en los que de nuevo, se
emplean señales de varias formas de onda para probar y caracterizar dispositivos y circuitos electrónicos. Estas
formas de onda generalmente diseñadas con osciladores no lineales, utilizan dispositivos conocidos como
multivibradores, biestables, monoestables y astables, y estos dos últimos respectivamente serán el objetivo de
estudio principal del siguiente articulo.
El documento describe diferentes tipos de osciladores, incluyendo osciladores de Colpitts, Hartley, puente de Wien y de desplazamiento de fase. Explica cómo estos osciladores utilizan retroalimentación positiva para generar una señal de salida sin entrada mediante la creación de oscilaciones auto-sostenidas. También discute criterios de diseño y rangos típicos de frecuencia para diferentes tipos de osciladores.
Este documento describe la implementación de un oscilador armónico basado en el Puente de Wien. Explica los conceptos teóricos detrás de los osciladores, incluyendo el criterio de Barkhausen y la necesidad de un mecanismo no lineal para controlar la amplitud. Luego, detalla el circuito del Puente de Wien, analizando su ganancia de lazo y estableciendo la condición para oscilaciones. Finalmente, propone implementar el circuito en el laboratorio y analizarlo con un osciloscopio.
Este documento proporciona una introducción a los osciladores, describiendo los diferentes tipos de osciladores, sus componentes y funcionamiento. Explica que un oscilador es un circuito que genera una salida de corriente alterna a partir de una fuente de alimentación continua, y que tradicionalmente se refiere a osciladores cuya salida es una onda senoidal. Describe los osciladores senoidales de radiofrecuencia y baja frecuencia, y explica que un oscilador básico consiste en un amplificador con realimentación positiva.
Este documento describe diferentes tipos de osciladores electrónicos. Explica que un oscilador es un sistema realimentado que genera señales eléctricas de forma inestable. Describe osciladores senoidales y de relajación, y explica que tienen tres partes funcionales: un desplazador de fase, un circuito de ganancia y un limitador. Luego, detalla el funcionamiento y análisis de osciladores RC y LC como el Puente de Wien, de desplazamiento de fase, Colpitts y Hartley.
Este documento describe diferentes tipos de osciladores, incluyendo osciladores retroalimentados, no sintonizados, sintonizados, y de cristal. Los osciladores producen oscilaciones eléctricas mediante el uso de amplificación y retroalimentación positiva. Los osciladores sintonizados usan circuitos tanque LC para establecer la frecuencia, mientras que los osciladores de cristal sustituyen el circuito tanque con un cristal, proporcionando mayor estabilidad de frecuencia.
Este documento describe un proyecto de estudiantes sobre un oscilador de puente de Wien. Explica brevemente el funcionamiento de este tipo de oscilador, que genera ondas sinusoidales sin señal de entrada a través del equilibrio de un puente compuesto por resistencias y condensadores. Luego detalla los cálculos teóricos para diseñar un oscilador de puente de Wien con un amplificador operacional 741 para generar una frecuencia de 1 kHz.
Un oscilador es un circuito que genera una señal periódica sin necesidad de una entrada periódica. Existen osciladores lineales que usan un bloque con función de transferencia cuya salida se reinyecta a la entrada a través de un amplificador. Los osciladores de relajación incluyen osciladores en anillo basados en inversores lógicos y osciladores multivibradores que cargan y descargan condensadores. Los osciladores se usan en aplicaciones como radiocomunicaciones y sistemas digitales.
Generadores de Señal y Conformadores de Ondas Con Circuitos Monoestable y Ast...Kevin Jessid
En el diseño de sistemas electrónicos con frecuencia se requieren señales a las que se les han
prescrito formas de onda estándar, por ejemplo sinusoidales, cuadradas, triangulares o en forma de pulso. Los
sistemas en los cuales se requieren señales estándar incluyen sistemas de cómputo y de control en los que son
necesarios pulsos de reloj para temporización; en sistemas de comunicación en los que se utilizan señales de
varias formas como portadoras de información y en sistemas de prueba y medición en los que de nuevo, se
emplean señales de varias formas de onda para probar y caracterizar dispositivos y circuitos electrónicos. Estas
formas de onda generalmente diseñadas con osciladores no lineales, utilizan dispositivos conocidos como
multivibradores, biestables, monoestables y astables, y estos dos últimos respectivamente serán el objetivo de
estudio principal del siguiente articulo.
El documento describe diferentes tipos de osciladores, incluyendo osciladores de Colpitts, Hartley, puente de Wien y de desplazamiento de fase. Explica cómo estos osciladores utilizan retroalimentación positiva para generar una señal de salida sin entrada mediante la creación de oscilaciones auto-sostenidas. También discute criterios de diseño y rangos típicos de frecuencia para diferentes tipos de osciladores.
Simple class lesson about AC circuits for theoretical Electromagnetism (Universidad Nacional de Rosario, 2014). Time and phasorial resolution, mean power, resonating condition
Este documento presenta información sobre las leyes de Kirchhoff, circuitos RLC en serie y paralelo, y aplicaciones de la transformada de Laplace para analizar dichos circuitos. Explica las leyes de corrientes y tensiones de Kirchhoff, define circuitos RLC en serie y paralelo, y muestra ejemplos resueltos de circuitos RLC utilizando la transformada de Laplace para determinar corrientes y cargas.
Este documento presenta las respuestas a un pre-laboratorio sobre rectificadores y diodos Zener. En la primera respuesta, se definen y dibujan rectificadores de media onda y onda completa, incluyendo puente y punto medio. La segunda respuesta describe las características de un diodo Zener, como mantener un voltaje constante cuando está polarizado inversamente. La tercera respuesta dibuja la curva característica de un diodo Zener, mostrando su zona operativa de voltaje constante.
Este documento trata sobre análisis de circuitos eléctricos de corriente alterna. Explica conceptos como impedancia, reactancia inductiva y capacitiva. También cubre temas como combinación de elementos, análisis de circuitos en estado estable usando números complejos y fasores, y conversión entre dominios del tiempo y la frecuencia.
El documento describe los osciladores RC y los cristales de cuarzo. Los cristales de cuarzo se usan comúnmente en osciladores debido a su capacidad de generar una frecuencia fija y estable. La frecuencia de resonancia de un cristal de cuarzo depende de sus dimensiones, orientación y montaje, y se produce cuando es excitado con una señal alterna de su misma frecuencia. El circuito resonante equivalente de un cristal de cuarzo incluye una resistencia cuya valor depende de la fricción mecánica dentro del
Este documento presenta tres problemas relacionados con circuitos resonantes. El primero involucra calcular el valor de capacitancia y el factor de calidad para un circuito RLC en serie. El segundo involucra determinar los parámetros de un circuito resonante en paralelo dado su frecuencia de resonancia y ancho de banda. El tercero involucra calcular varios valores como la frecuencia de resonancia, frecuencias límite y ancho de banda para un circuito RLC en paralelo dado sus valores de resistencia, inductancia y capacitancia.
1) La teoría de resonancia describe el comportamiento de circuitos con elementos inductivos y capacitivos cuando la tensión y corriente están en fase. Esto ocurre a una frecuencia de resonancia específica.
2) En resonancia, el circuito se comporta como una resistencia pura y la impedancia es igual solo a la resistencia del circuito, logrando la corriente máxima.
3) La frecuencia de resonancia depende solo del producto LC y es la misma siempre que no cambien L o C.
El documento presenta un ejercicio de diseño de un circuito multietapa compuesto por una primera etapa emisor común y una segunda etapa emisor seguidor. Se deben determinar los resistores del circuito, graficar los puntos Q de cada etapa, y calcular las ganancias de voltaje y corriente de cada etapa y del circuito completo, así como la máxima excursión de cada etapa. El estudiante debe entregar un informe técnico con los cálculos, el diseño del circuito y las gráficas correspondientes.
Este documento describe los principios básicos de los osciladores y sus configuraciones. Explica que los osciladores generan formas de onda repetitivas utilizadas en comunicaciones electrónicas. Detalla los tipos de osciladores como no sintonizados (RC), sintonizados (LC) y de cristal, y analiza osciladores específicos como el de desplazamiento de fase y el Colpitts. También cubre la condición de oscilación de Barkhausen requiriendo que la ganancia de lazo sea igual a 1 con una fase de 0
Este documento presenta un resumen de los conceptos fundamentales relacionados con el análisis transitorio de circuitos de primer y segundo orden. En la primera parte se analizan circuitos RC y RL, cuyas ecuaciones diferenciales son de primer orden. Luego, se estudian circuitos RLC de segundo orden. Se examinan tanto circuitos sin fuente como con fuente, y se describen las soluciones para la tensión y corriente en función del tiempo.
Este ejemplo resuelve un circuito con diodos ideales que limitan la corriente entre -4 mA y 4 mA para un amplio rango de valores de tensión de entrada Vi. Se divide el problema en tres tramos: 1) Para Vi << 0V, solo conduce D1 y Io = -4mA. 2) Entre -4V y 4V no conduce ningún diodo y Io = Vi. 3) Para Vi >> 0V solo conduce D2 y Io = 4mA. Esto se representa gráficamente con la función Io=f(Vi).
Este documento describe dos tipos de osciladores: un oscilador alternativo al de Wien que usa un amplificador y un circuito resonante para generar oscilaciones entre 1-500 MHz, y un oscilador de Colpitts de configuración emisor común npn que usa un transformador para proporcionar realimentación de fase 180° y mantener las oscilaciones.
Este informe de laboratorio describe las prácticas realizadas sobre aplicaciones con diodos Zener. La práctica 1 analizó circuitos con diodos Zener y encontró que el voltaje de salida se mantiene constante en 5,1V. La práctica 2 diseñó un circuito rectificador de 120VCA a 5VCC usando un diodo Zener y un regulador 7805, y observó diferencias entre ambos. La conclusión resume que los diodos Zener mantienen un voltaje constante bajo polarización inversa y describe tipos de
Este documento presenta un resumen de los principales temas de la asignatura Electrotecnia II, incluyendo análisis de circuitos en el dominio del tiempo y de la frecuencia, como voltaje y corriente senoidal, ángulo de fase, circuitos RL, RC y RLC en serie y paralelo, fasores, impedancia y admitancia complejas, y aplicación de las leyes de Kirchhoff en circuitos serie y paralelo. Contiene ejemplos numéricos para ilustrar los conceptos teóricos.
Este documento trata sobre circuitos eléctricos RL y RC. Explica las ecuaciones diferenciales que describen estos circuitos y diferentes métodos para resolverlas, como separación de variables, suposición de soluciones exponenciales y uso de operadores diferenciales. También presenta gráficas de la respuesta de estos circuitos y discute las respuestas transitoria y de estado estable.
Este documento describe diferentes circuitos utilizados para compensar cambios en el nivel cero entre etapas de circuitos, conocidos como circuitos cambiadores de nivel. Explica que un seguidor emisor puede usarse como cambiador de nivel, modificando el voltaje de salida mediante resistencias. También describe el uso de diodos zener y fuentes de corriente para lograr mayores cambios de nivel, así como un circuito multiplicador del voltaje VBE que permite controlar con precisión el cambio de nivel dependiendo de la relación de resistencias
Ensayos del transformador
Prueba en vacío
Prueba en cortocircuito.
Caída de tensión en un transformador.
Pérdidas y rendimiento de un transformador.
Sobrecarga de un transformador monofásico.
Un documento describe diferentes tipos de circuitos eléctricos como circuitos RC y RLC. Explica que un circuito es un conjunto de elementos eléctricos conectados que permiten generar, transportar y utilizar la energía eléctrica. Luego, detalla los componentes básicos como resistores, capacitores e inductores, y cómo se comportan los circuitos RC de primer orden y los circuitos RLC de segundo orden. Finalmente, presenta ejemplos numéricos para calcular valores en circuitos RC y RLC.
Este documento describe los principios básicos de los osciladores. Explica que un oscilador es un circuito electrónico que produce oscilaciones generando una forma de onda repetitiva. Detalla las condiciones para que un circuito funcione como oscilador, conocidas como el criterio de Barkhausen. Finalmente, resume los diferentes tipos de osciladores como osciladores no sintonizados RC, osciladores sintonizados LC y osciladores de cristal.
Se caracterizo un circuito Oscilador por Cambio de Fase y para la comprobación este se simulo y también se llevo a la práctica, para ello se armo en el protoboard y se conecto de acuerdo a la simulación.
Simple class lesson about AC circuits for theoretical Electromagnetism (Universidad Nacional de Rosario, 2014). Time and phasorial resolution, mean power, resonating condition
Este documento presenta información sobre las leyes de Kirchhoff, circuitos RLC en serie y paralelo, y aplicaciones de la transformada de Laplace para analizar dichos circuitos. Explica las leyes de corrientes y tensiones de Kirchhoff, define circuitos RLC en serie y paralelo, y muestra ejemplos resueltos de circuitos RLC utilizando la transformada de Laplace para determinar corrientes y cargas.
Este documento presenta las respuestas a un pre-laboratorio sobre rectificadores y diodos Zener. En la primera respuesta, se definen y dibujan rectificadores de media onda y onda completa, incluyendo puente y punto medio. La segunda respuesta describe las características de un diodo Zener, como mantener un voltaje constante cuando está polarizado inversamente. La tercera respuesta dibuja la curva característica de un diodo Zener, mostrando su zona operativa de voltaje constante.
Este documento trata sobre análisis de circuitos eléctricos de corriente alterna. Explica conceptos como impedancia, reactancia inductiva y capacitiva. También cubre temas como combinación de elementos, análisis de circuitos en estado estable usando números complejos y fasores, y conversión entre dominios del tiempo y la frecuencia.
El documento describe los osciladores RC y los cristales de cuarzo. Los cristales de cuarzo se usan comúnmente en osciladores debido a su capacidad de generar una frecuencia fija y estable. La frecuencia de resonancia de un cristal de cuarzo depende de sus dimensiones, orientación y montaje, y se produce cuando es excitado con una señal alterna de su misma frecuencia. El circuito resonante equivalente de un cristal de cuarzo incluye una resistencia cuya valor depende de la fricción mecánica dentro del
Este documento presenta tres problemas relacionados con circuitos resonantes. El primero involucra calcular el valor de capacitancia y el factor de calidad para un circuito RLC en serie. El segundo involucra determinar los parámetros de un circuito resonante en paralelo dado su frecuencia de resonancia y ancho de banda. El tercero involucra calcular varios valores como la frecuencia de resonancia, frecuencias límite y ancho de banda para un circuito RLC en paralelo dado sus valores de resistencia, inductancia y capacitancia.
1) La teoría de resonancia describe el comportamiento de circuitos con elementos inductivos y capacitivos cuando la tensión y corriente están en fase. Esto ocurre a una frecuencia de resonancia específica.
2) En resonancia, el circuito se comporta como una resistencia pura y la impedancia es igual solo a la resistencia del circuito, logrando la corriente máxima.
3) La frecuencia de resonancia depende solo del producto LC y es la misma siempre que no cambien L o C.
El documento presenta un ejercicio de diseño de un circuito multietapa compuesto por una primera etapa emisor común y una segunda etapa emisor seguidor. Se deben determinar los resistores del circuito, graficar los puntos Q de cada etapa, y calcular las ganancias de voltaje y corriente de cada etapa y del circuito completo, así como la máxima excursión de cada etapa. El estudiante debe entregar un informe técnico con los cálculos, el diseño del circuito y las gráficas correspondientes.
Este documento describe los principios básicos de los osciladores y sus configuraciones. Explica que los osciladores generan formas de onda repetitivas utilizadas en comunicaciones electrónicas. Detalla los tipos de osciladores como no sintonizados (RC), sintonizados (LC) y de cristal, y analiza osciladores específicos como el de desplazamiento de fase y el Colpitts. También cubre la condición de oscilación de Barkhausen requiriendo que la ganancia de lazo sea igual a 1 con una fase de 0
Este documento presenta un resumen de los conceptos fundamentales relacionados con el análisis transitorio de circuitos de primer y segundo orden. En la primera parte se analizan circuitos RC y RL, cuyas ecuaciones diferenciales son de primer orden. Luego, se estudian circuitos RLC de segundo orden. Se examinan tanto circuitos sin fuente como con fuente, y se describen las soluciones para la tensión y corriente en función del tiempo.
Este ejemplo resuelve un circuito con diodos ideales que limitan la corriente entre -4 mA y 4 mA para un amplio rango de valores de tensión de entrada Vi. Se divide el problema en tres tramos: 1) Para Vi << 0V, solo conduce D1 y Io = -4mA. 2) Entre -4V y 4V no conduce ningún diodo y Io = Vi. 3) Para Vi >> 0V solo conduce D2 y Io = 4mA. Esto se representa gráficamente con la función Io=f(Vi).
Este documento describe dos tipos de osciladores: un oscilador alternativo al de Wien que usa un amplificador y un circuito resonante para generar oscilaciones entre 1-500 MHz, y un oscilador de Colpitts de configuración emisor común npn que usa un transformador para proporcionar realimentación de fase 180° y mantener las oscilaciones.
Este informe de laboratorio describe las prácticas realizadas sobre aplicaciones con diodos Zener. La práctica 1 analizó circuitos con diodos Zener y encontró que el voltaje de salida se mantiene constante en 5,1V. La práctica 2 diseñó un circuito rectificador de 120VCA a 5VCC usando un diodo Zener y un regulador 7805, y observó diferencias entre ambos. La conclusión resume que los diodos Zener mantienen un voltaje constante bajo polarización inversa y describe tipos de
Este documento presenta un resumen de los principales temas de la asignatura Electrotecnia II, incluyendo análisis de circuitos en el dominio del tiempo y de la frecuencia, como voltaje y corriente senoidal, ángulo de fase, circuitos RL, RC y RLC en serie y paralelo, fasores, impedancia y admitancia complejas, y aplicación de las leyes de Kirchhoff en circuitos serie y paralelo. Contiene ejemplos numéricos para ilustrar los conceptos teóricos.
Este documento trata sobre circuitos eléctricos RL y RC. Explica las ecuaciones diferenciales que describen estos circuitos y diferentes métodos para resolverlas, como separación de variables, suposición de soluciones exponenciales y uso de operadores diferenciales. También presenta gráficas de la respuesta de estos circuitos y discute las respuestas transitoria y de estado estable.
Este documento describe diferentes circuitos utilizados para compensar cambios en el nivel cero entre etapas de circuitos, conocidos como circuitos cambiadores de nivel. Explica que un seguidor emisor puede usarse como cambiador de nivel, modificando el voltaje de salida mediante resistencias. También describe el uso de diodos zener y fuentes de corriente para lograr mayores cambios de nivel, así como un circuito multiplicador del voltaje VBE que permite controlar con precisión el cambio de nivel dependiendo de la relación de resistencias
Ensayos del transformador
Prueba en vacío
Prueba en cortocircuito.
Caída de tensión en un transformador.
Pérdidas y rendimiento de un transformador.
Sobrecarga de un transformador monofásico.
Un documento describe diferentes tipos de circuitos eléctricos como circuitos RC y RLC. Explica que un circuito es un conjunto de elementos eléctricos conectados que permiten generar, transportar y utilizar la energía eléctrica. Luego, detalla los componentes básicos como resistores, capacitores e inductores, y cómo se comportan los circuitos RC de primer orden y los circuitos RLC de segundo orden. Finalmente, presenta ejemplos numéricos para calcular valores en circuitos RC y RLC.
Este documento describe los principios básicos de los osciladores. Explica que un oscilador es un circuito electrónico que produce oscilaciones generando una forma de onda repetitiva. Detalla las condiciones para que un circuito funcione como oscilador, conocidas como el criterio de Barkhausen. Finalmente, resume los diferentes tipos de osciladores como osciladores no sintonizados RC, osciladores sintonizados LC y osciladores de cristal.
Se caracterizo un circuito Oscilador por Cambio de Fase y para la comprobación este se simulo y también se llevo a la práctica, para ello se armo en el protoboard y se conecto de acuerdo a la simulación.
El documento describe diferentes tipos de amplificadores operacionales, incluyendo amplificadores inversores, no inversores y sumadores. Explica las reglas fundamentales de los amplificadores operacionales ideales y cómo usarlas para analizar circuitos con uno o más amplificadores. También presenta varios ejercicios para calcular tensiones y corrientes en circuitos con amplificadores.
El circuito astable se construye añadiendo una red de realimentación RC a un comparador Schmitt trigger. La salida del circuito oscila entre los niveles +A y -A a medida que la tensión del condensador oscila entre +A/2 y -A/2. El circuito genera una onda cuadrada simétrica a partir de la forma de onda triangular de la tensión del condensador.
Este documento describe diferentes tipos de circuitos de polarización para transistores, incluyendo polarización por divisor de tensión, polarización con realimentación de emisor y colector, y polarización con fuentes de alimentación positivas y negativas. Explica cómo la polarización por divisor de tensión logra una realimentación negativa suficiente para estabilizar el punto de trabajo del transistor mediante el uso de un divisor de tensión en el circuito de base.
Este amplificador se caracteriza por tener una muy alta impedancia de entrada, una muy baja impedancia de salida, una ganancia de voltaje ligeramente menor a la unidad y ganancia de corriente alta.
Este documento describe la construcción y análisis de diferentes tipos de osciladores, incluyendo un oscilador puente de Wien y un oscilador Colpitts. Se realizaron simulaciones de los circuitos y luego se montaron físicamente, obteniendo señales similares aunque con pequeñas variaciones. El objetivo era ver y comparar las señales generadas por diferentes tipos de osciladores.
DESFASAMIENTO DE ONDAS SENOIDALES EN CIRCUITOS R-L Y R-Cbamz19
Este documento describe un experimento para determinar el ángulo de fase entre la tensión y la corriente en circuitos R-L y R-C usando un osciloscopio. En un circuito R-L, la corriente adelanta al voltaje en 90°, mientras que en un circuito R-C el voltaje adelanta a la corriente en 90°. El experimento involucra medir las tensiones y corrientes en ambos circuitos usando un generador de señales y un osciloscopio, y calcular los valores promedio de la inductancia L y la capacit
Este documento describe un experimento para analizar el comportamiento de un resistor compuesto por dos diodos (1N4007 y ZENER) al variar el voltaje y la corriente. Se explican brevemente la ley de Ohm, el funcionamiento de los diodos y se detallan los materiales, procedimiento y resultados del experimento, incluyendo tablas de datos, gráficas y conclusiones.
El documento describe 10 tipos comunes de circuitos con amplificadores operacionales, incluyendo amplificadores inversores, no inversores, sumadores y seguidores de voltaje. Luego proporciona ejemplos de cómo usar estos circuitos para evitar efectos de carga, escalar voltajes y sumar múltiples entradas de voltaje de acuerdo a constantes específicas.
El documento describe 10 tipos comunes de circuitos con amplificadores operacionales, incluyendo amplificadores inversores, no inversores, sumadores y seguidores de voltaje. Luego, proporciona 3 ejemplos de cómo usar estos circuitos: 1) un seguidor de voltaje para evitar efectos de carga, 2) escalar voltajes usando diferentes tipos de circuitos, y 3) diseñar un circuito sumador no inversor para combinar 3 entradas de voltaje.
Este documento describe cuatro tipos de realimentación negativa en amplificadores operacionales: 1) VCVS (fuente de voltaje controlada por voltaje), 2) ICVS (fuente de tensión controlada por corriente), 3) VCIS (fuente de corriente controlada por voltaje), y 4) ICIS (fuente de corriente controlada por corriente). También explica cómo estos circuitos pueden funcionar como amplificadores o convertidores y muestra diagramas eléctricos de cada uno.
Este documento describe los procesos que ocurren en los amplificadores de pequeña señal y sus tres configuraciones posibles. Explica cómo obtener el circuito equivalente de alterna sustituyendo el transistor por su modelo en parámetros híbridos e identifica las ecuaciones para calcular la ganancia de corriente, impedancia de entrada, ganancia de tensión e impedancia de salida. Finalmente, resume estos valores para las diferentes configuraciones en una tabla.
Este informe presenta los resultados de un laboratorio sobre circuitos RLC. Se analizaron oscilaciones amortiguadas y forzadas en un circuito RLC en serie. Adicionalmente, se midió la corriente y voltaje en la resistencia, condensador e inductor para diferentes frecuencias. Los resultados mostraron que la corriente alcanza un máximo en la frecuencia de resonancia, donde la impedancia del circuito es mínima. El fenómeno de resonancia tiene aplicaciones en sistemas de transmisión y filtrado de señales.
El documento describe los conceptos básicos de circuitos resistivos, incluyendo la ley de Ohm, métodos para simplificar circuitos combinados en serie y paralelo, las leyes de Kirchhoff y divisores de voltaje y corriente. También incluye ejemplos numéricos para calcular voltajes, corrientes y potencias en diversos circuitos.
1) Un amplificador operacional es un dispositivo electrónico que tiene dos entradas y una salida, donde la salida es la diferencia de las entradas multiplicada por una ganancia muy alta. Se usan amplificadores operacionales como UA741 o LM741.
2) Los amplificadores operacionales usan retroalimentación negativa, lo que mejora características como mayor impedancia de entrada y menor impedancia de salida.
3) Los amplificadores operacionales son útiles para amplificar pequeñas señales diferenciales provenientes de transductores, incluso cuando hay una
Este documento describe diferentes aplicaciones del amplificador operacional ideal, incluyendo amplificadores inversores de tensión, sumadores inversores y convertidores de tensión a corriente. Explica el concepto de realimentación negativa y cómo esto permite diseñar circuitos con ganancias determinadas. También analiza circuitos más complejos como una calculadora analógica.
Este documento trata sobre amplificadores con transistores BJT. Explica el principio de superposición para analizar estos circuitos, dividiéndolos en componentes de continua y alterna. También introduce las rectas de carga estática y dinámica, que representan los puntos de funcionamiento del transistor. Finalmente, describe el modelo de pequeña señal del BJT usando parámetros híbridos.
Este documento trata sobre amplificadores con transistores BJT. Introduce conceptos clave como las rectas de carga estática y dinámica, y describe el modelo de pequeña señal del transistor BJT usando parámetros híbridos. Explica cómo aplicar el principio de superposición para separar las señales de continua y alterna, y analizar por separado los circuitos equivalentes.
El documento describe diferentes tipos de circuitos osciladores senoidales. Se clasifican los osciladores senoidales en RC, LC y de cristal piezoeléctrico dependiendo de los componentes que componen la red selectiva de frecuencia. Se analiza en detalle el oscilador en puente de Wien, obteniendo la ecuación de la frecuencia de oscilación y la condición para que se produzcan y mantengan las oscilaciones. También se describen otros osciladores como el Colpitts, Hartley y de cristal.
Catálogo General Ideal Standard 2024 Amado Salvador Distribuidor Oficial Vale...AMADO SALVADOR
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Son etiquetas de advertencia que están pegadas en las maquinarias pesadas, Caterpillar, Komatsu, Volvo etc., para evitar accidentes durante la operación y mantenimiento en la operación de equipos pesados por los operadores y mecánicos.
Las etiquetas de advertencia fueron primeramente pura letras y en Ingles ,luego letras y una imagen , y ahora solo es Imagen que el operador tiene que describir el riesgo y evitar los accidentes de acuerdo a la imagen que esta en los equipos pesados.
algo sucedio_letra y acordes de guitarra.pdfAni Ann
Puedes encontrar el video y el archivo para descargar en mi blog:
https://labitacoradeann.blogspot.com/2021/07/algo-sucedio-me-cambio-cover-con-letra.html
1. Apuntes SEC. UIB
6. Osciladores
6.1 Introducción
Definiciones
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 o VCXO.
Parámetros del oscilador
– Frecuencia: es la frecuencia del modo fundamental
– Margen de sintonía, para los de frecuencia ajustable, es el rango de ajuste
– Potencia de salida y rendimiento. El rendimiento es el cociente entre la potencia de la señal de
salida y la potencia de alimentación que consume
– Nivel de armónicos: potencia del armónico referida a la potencia del fundamental, en dB
– Pulling: variación de frecuencia del oscilador al variar la carga
– Pushing: variación de frecuencia del oscilador al variar la tensión de alimentación
– Deriva con la temperatura: variación de frecuencia del oscilador al variar la temperatura
– Ruido de fase o derivas instantáneas de la frecuencia
– Estabilidad de la frecuencia a largo plazo, durante la vida del oscilador
Criterio de oscilación
Para hallar el criterio de oscilación se puede asimilar el oscilador a un circuito con realimentación
positiva, como el que se muestra en la figura 6.1 xi y xo son las señales de entrada y salida, mientras que xr
y xe son, respectivamente, la señal de realimentación y la señal de error.
xe
xi
A(ω)
xo
xr
β(ω)
Fig. 6.1 Diagrama de bloques de un circuito lineal con realimentación positiva
6.1
2. Apuntes SEC. UIB
A es la ganancia del amplificador inicial, o ganancia en lazo abierto, β es el factor de realimentación y Aβ
es la ganancia de lazo. Todos son números complejos cuyo módulo y fase varían con la frecuencia
angular, ω. La ganancia del circuito realimentado es
xo
A
=
xi
1 − Aβ
El comportamiento del circuito se puede predecir conociendo el módulo, |Aβ|, y la fase, ϕAβ, de la
ganancia de lazo.
– Si |Aβ| < 1, el circuito es estable sea cual sea el valor de ϕAβ.
– Si a una frecuencia determinada Aβ = 1, es decir |Aβ| = 1 y ϕAβ = 0, cualquier oscilación presente en la
entrada a esa frecuencia se mantiene indefinidamente, a la misma amplitud.
– Si a una frecuencia determinada Aβ > 1, es decir |Aβ| > 1 y ϕAβ = 0, cualquier oscilación presente en la
entrada a esa frecuencia se amplifica indefinidamente hasta que la saturación del amplificador lo
devuelve a la condición anterior. Como la saturación es un fenómeno no lineal, al mismo provoca la
aparición de armónicos.
Si el circuito tiene Aβ > 1 podemos prescindir de la señal de entrada puesto que el ruido, siempre
presente, contiene componentes a todas las frecuencias. La componente de ruido a la frecuencia en la que
se cumpla esta condición, conocida como condición de arranque, se amplifica indefinidamente hasta la
saturación del amplificador o hasta que un circuito auxiliar consiga que para esa frecuencia Aβ = 1. A
partir de entonces la amplitud de la oscilación se mantiene, por eso a la condición Aβ = 1se la denomina
condición de mantenimiento. Estas condiciones para que un circuito oscile se conocen como criterio de
Barkhausen.
El circuito externo para establecer la condición de mantenimiento mide la amplitud de la oscilación y
varía la ganancia del amplificador de forma inversamente proporcional. Si se emplea, se obtiene un tono
más puro, con menos armónicos, que si se deja a la saturación del amplificador la limitación de la
amplitud. Aunque la pureza de la oscilación depende de otros factores adicionales.
Aunque en general el funcionamiento del oscilador es no lineal, notar que la condición de arranque se
puede estudiar con un modelo lineal del amplificador porque trabaja con señales muy pequeñas.
6.2 Análisis de las condiciones de oscilación
El método de análisis consiste primero en identificar el lazo de realimentación y el sentido del lazo.
Después el lazo debe abrirse en un punto cualquiera, situar al inicio un generador de tensión auxiliar, vx,
y al final un impedancia, Zin, equivalente a la impedancia de entrada que se ve desde el inicio, tal como se
muestra en la figura 6.2.
Zin
A(ω)
vx
v′
x
β(ω)
Zin
Fig. 6.2 Ruptura del lazo de realimentación para calcular la ganancia de lazo.
6.2
3. Apuntes SEC. UIB
A continuación debemos calcular la señal que lleg al final del lazo, v ′ , y la ganancia de lazo como
x
Aβ =
v′
x
vx
Finalmente, aplicando el criterio de Barkhausen: ϕAβ = 0 y Aβ > 1, obtendremos la frecuencia de
oscilación y la condición de arranque.
La ganancia de lazo, Aβ, es independiente del punto en que rompamos el lazo, pero la dificultad de su
cálculo a menudo no. Elegir un punto en que Zin = ∞ puede simplificar mucho este cálculo.
Alternativamente, se puede escoger un punto en que la impedancia de salida al final del lazo es nula, de
forma que el valor de Zin sea irrelevante.
Vamos a ilustrar este método con varios ejemplos de osciladores muy comunes. El primero se ha elegido
por su simplicidad, pero no es habitual usar osciladores con Amplificador Operacional en equipos de RF.
Oscilador por desplazamiento de fase
El circuito oscilador se muestra en la figura 6.3, el Amplificador Operacional se supone ideal. Es
importante notar que no necesitamos identificar los bloques A y β por separado, tan sólo el lazo de
realimentación. Este circuito tiene dos lazos, pero el formado por RA y RF es de realimentación negativa,
limita la ganancia del Amplificador Operacional pero no produce oscilación, así que no interesa.
RF
RA
−
Zin
vo
+
R
M
C
C
R
Fig. 6.3 Oscilador por desplazamiento de fase.
Elegimos el punto M para abrir el lazo. La impedancia de entrada que debemos calcular se indica en la
figura, pero en este caso es Zin = ∞. El circuito que resulta después de abrir el lazo se muestra en la figura
6.4.
RF
Z1
Z2
RA
−
Zin
vo C
v′
x
R
+
R
C
Zin
vx
Fig. 6.4 Circuito de la figura 6.3 modificado para calcular la ganancia de lazo
6.3
4. Apuntes SEC. UIB
El cociente vo / v x se obtiene asumiendo que el A.O. es ideal y por lo tanto que v+ = v–.
vo
R
= 1+ F
vx
RA
Para calcular v ′ / vo basta notar que Z1 y Z2 forman un divisor de tensión, por consiguiente
x
v′
Z2
x
=
vo Z1 + Z 2
La ganancia de lazo se calcula como
Aβ =
v ′ v ′ vo
R
Z2
x
= x
= (1 + F )
v x vo v x
R A Z1 + Z 2
Sustituyendo en la ecuación anterior las expresiones correspondientes a Z1 y Z2.
Z1 = R +
1
jωC
Z2 =
,
R
1 + jωRC
Obtenemos finalmente
Aβ = (1 +
RF
jωRC
)
R A 1 + j 3ωRC − (ωRC ) 2
Aplicando el criterio de Barkhausen para la fase, ϕAβ = 0, resulta (ωRC ) 2 = 1 , es decir que la frecuencia
de oscilación será
ωosc =
1
RC
Sustituyendo este resultado en la expresión de Aβ y aplicando el criterio de Barkhausen para el módulo,
Aβ > 1, obtenemos la condición de arranque
(1 +
RF 1
) >1 ⇒
RA 3
RF
>2
RA
Para garantizar el arranque a pesar de las posibles desviaciones en el valor de los componentes y de las no
idealidades del circuito, en la práctica se suele tomar un valor doble del calculado.
Osciladores Colpitts y Hartley
Son dos esquemas clásicos de oscilador para comunicaciones con un único elemento activo, que puede
ser un BJT o un MOSFET. Los circuitos equivalentes para c.a. de las versiones con BJT están
representados en la figura 6.5.
(a)
(b)
Fig. 6.5 Osciladores (a) Colpitts y (b) Hartley
6.4
5. Apuntes SEC. UIB
El Colpitts emplea dos condensadores y una bobina en la red de realimentación, mientras que el Hartley
emplea dos bobinas y un condensador. El análisis de estos osciladores es similar, así que nos limitaremos
a estudiar el Colpitts, que se emplea más a menudo.
En la figura 6.6a se representa el esquema del oscilador Colpitts, redibujado para poner en evidencia la
red de realimentación. También en esta figura se indica el punto M, elegido para abrir el lazo de
realimentación. En la figura 6.6b se muestra el circuito que resulta después de abrir el lazo y de sustituir
el BJT por su circuito equivalente en pequeña señal. Notar que la impedancia de entrada en el punto de
inicio es Zin = rπ.
vo
vo
Zin
vx
(a)
M
(b)
v′
x
L
C1
+
v
–
rπ
Z1
C2
gmv
L
C1
rπ
C2
Fig. 6.6 (a) Circuito oscilador Colpitts modificado para calcular la ganancia de lazo y (b) el circuito
equivalente para pequeña señal
Puesto que v = vx, la tensión vo se puede calcular como
vo = − g m [( Z 2 || ( Z 1 + Z L )]v x
siendo
Z1 =
rπ
,
1 + jωrπ C1
Z L = jωL ,
Z2 =
1
jω C 2
La relación entre v ′ y vo es
x
v′
Z1
x
=
vo Z1 + Z L
Así la ganancia de lazo queda
Aβ =
v ′ v ′ vo
− g m Z1 Z 2
x
= x
=
v x vo v x Z 1 + Z L + Z 2
Sustituyendo en la ecuación anterior las expresiones correspondientes a Z1, ZL y Z2, obtenemos
Aβ =
− g m rπ
1 + jωrπ (C1 + C 2 − ω 2 LC1C 2 ) − ω 2 LC 2
Aplicando el criterio de Barkhausen para la fase, ϕAβ = 0, resulta C1 + C 2 − ω2 LC1C 2 = 0 , es decir que la
frecuencia de oscilación será
1
ω osc =
L
C1C 2
C1 + C 2
6.5
6. Apuntes SEC. UIB
Sustituyendo este resultado en la expresión de Aβ y aplicando el criterio de Barkhausen para el módulo,
Aβ > 1, obtenemos la condición de arranque
g m rπ >
C2
C1
El circuito completo, incluyendo los elementos de polarización, se muestra en la figura 6.7. Además de la
configuración analizada con el BJT en emisor común, la más habitual, existen otras con el BJT en base
común y en colector común. Y naturalmente, con MOSFET también existen tres configuraciones.
VCC
L∞
C1
L
RΒ1
C∞
C2
vo
RΒ2
RE
C∞
Fig. 6.7 Circuito oscilador Colpitts incluyendo los elementos de polarización
Oscilador de transistores acoplados
Es un circuito oscilador típico para receptores de RF integrados en un solo chip. En la figura 6.8 se
muestra el esquema con MOSFET pero también se puede realizar con BJT. El circuito tiene salida
diferencial, vo = v1 – v2, y en c.a. por simetría v1 = –v2.
VCC
L
L
v1
RL
v2
C
Q1
Q2
C
RL
VSS
Fig. 6.8 Oscilador con transistores acoplados
En la figura 6.9a se muestra el circuito equivalente en pequeña señal y en ella se indica el punto M,
elegido para abrir el lazo. La impedancia Z representa el circuito RLLC en paralelo. En la figura 6.9b se
muestra el circuito que resulta después de abrir el lazo y de sustituir el MOSFET por su circuito
equivalente en pequeña señal. Notar que la impedancia de entrada en el punto de inicio es infinita.
6.6
7. Apuntes SEC. UIB
v′
x
Z
Q1
Q2
+
vx
Z
gmv1
Z
+
gmv2
v2
–
M
v1
–
(b)
(a)
Fig. 6.9 Circuito equivalente del de la figura 6.7 para c.a. y (b) su circuito equivalente en pequeña señal
modificado para calcular la ganancia de lazo.
En la figura 6.9b se observa que la suma de las corrientes en los dos generadores debe ser nula, por
consiguiente v1 = –v2.
Por una parte
v′ = − g m v2 Z
x
y por otra
v ′ − v1 = − g m v1 Z − v 2
x
Combinando las anteriores ecuaciones se obtiene la siguiente ganancia de lazo
Aβ =
−gm Z
2 − gmZ
Siendo Z
Z=
jωLR L
(1 − ω LC ) R L + jωL
2
Sustituyendo Z en la anterior expresión de Aβ obtenemos
Aβ =
jωLR L g m
2(1 − ω LC ) R L + jωL(2 − g m R L )
2
Aplicando el criterio de Barkhausen para la fase, ϕAβ = 0,
frecuencia de oscilación será
ωosc =
resulta 1 − ω 2 LC = 0 , es decir que la
1
LC
Sustituyendo este resultado en la expresión de Aβ y aplicando el criterio de Barkhausen para el módulo,
Aβ > 1, obtenemos la condición de arranque
g m RL > 1
6.3 Otro concepto del oscilador
Es posible asimilar un oscilador a un circuito RLC. Para explicarlo debemos calcular la respuesta libre del
circuito que hemos representado en la figura 6.10.
6.7
8. Apuntes SEC. UIB
vo
R
C
L
Fig. 6.10 Circuito RLC paralelo
La expresión temporal de vo se puede obtener aplicando la ley de Kirchhoff de las corrientes
vo
dv
1
+C o +
vo dt = 0
R
dt
L
∫
Derivando y multiplicando por L
LC
d 2 v o L dv o
+
+ vo = 0
R dt
dt 2
Las soluciones de esta ecuación diferencial se obtienen resolviendo su ecuación característica asociada
LCs 2 +
L
s +1 = 0
R
Las raíces de esta ecuación son
s1, 2 = −
4R C
1
(1 ± 1 − 2 )
2 RC
L
Tenemos cinco soluciones posibles dependiendo del valor de K:
1) R > 0 y R 2 <
L
4C
⇒
s1 = – a1, s2 = – a2
⇒
v o = A1e − a t + A2 e − a t
2) R > 0 y R 2 >
L
4C
⇒
s1, 2 = – a ± jωo
⇒
v o = A cos( ω o t + ϕ o )e − at
⇒
s1, 2 = ± jωo
⇒
vo = A cos( ω o t + ϕ o )
3) R = ±∞
1
2
4) R < 0 y R 2 >
L
4C
⇒
s1, 2 = a ± jωo
⇒
v o = A cos( ω o t + ϕ o )e at
5) R < 0 y R 2 <
L
4C
⇒
s1 = a1, s2 = a2
⇒
v o = A1e a t + A2 e a t
1
vo
vo
1)
2
vo
2)
3)
t
t
vo
t
vo
4)
t
t
Fig. 6.11 Posibles soluciones del circuito RLC paralelo en función de R.
6.8
9. Apuntes SEC. UIB
Las distintas soluciones se han representado en la figura 6.11. Las soluciones 1) y 2) son estables, son las
habituales en circuitos RLC pasivos. La solución 3) corresponde a oscilaciones de amplitud constante que
se mantienen indefinidamente. Las soluciones 4) y 5) son inestables, la 4) corresponde a oscilaciones de
amplitud creciente y la 5) corresponde a una tensión que crece continuamente.
Del resultado anterior se deduce que un oscilador puede entenderse como un circuito LC asociado a una
resistencia negativa. Dicha resistencia es necesaria para compensar la energía disipada en las resistencias
parásitas asociadas al condensador y a la bobina, principalmente a esta última, en cada oscilación.
Inicialmente la resistencia equivalente total debe ser negativa, para obtener oscilaciones de amplitud
creciente, es la condición de arranque. Después la amplitud del oscilador se estabiliza cuando la
resistencia equivalente es infinita y en ese caso la frecuencia de oscilación es la frecuencia de resonancia
del circuito LC
1
ωosc =
LC
El oscilador de transistores acoplados analizado en el apartado anterior, puede analizarse desde esta nueva
óptica. Pero como ejemplo de aplicación hemos escogido otro circuito.
Ejemplo
Vamos a calcular la impedancia de entrada del circuito representado en la figura 6.12a. Su circuito
equivalente para pequeña señal se muestra en la figura 6.12b.
vx
ix
Z in =
ix
+
vx
–
C1
+ C1
vx
–
RC
C2
rπ
+
v
–
gmv
RC
C2
(a)
(b)
Fig. 6.12 Circuito de resistencia negativa. (b) Circuito equivalente para pequeña señal
En el circuito se observa que
v x = v + (i x + g m v) Z 2 ,
v = i x Z1
luego
Z in = Z 1 + Z 2 + g m Z 1 Z 2
Sustituyendo
Z1 =
rπ
1 + jωrπ C1
,
Z2 =
1
jω C 2
resulta
Z in =
rπ
g
1
(1 + m ) +
1 + jωrπ C1
jωC 2
jωC 2
6.9
10. Apuntes SEC. UIB
Si ωrπC1 >> 1
Z in ≈
1
jω(C1 || C 2 )
−
gm
ω C1C 2
2
El circuito equivalente a la entrada resulta ser una capacidad en serie con una resistencia negativa. Si
añadimos en paralelo con la entrada una bobina obtendremos el circuito RLC de la figura 6.13. La
resistencia r es la resistencia parásita asociada a la bobina real.
Aplicando el concepto de oscilador como circuito RLC, deducimos que la oscilación se estabiliza cuando
la resistencia serie total es nula (equivalente a una resistencia paralelo infinita) a una frecuencia
ωosc =
1
L(C1 || C 2 )
La condición de arranque es que la resistencia total sea negativa, es decir que
r<
gm
ω C1C 2
⇒
2
osc
g m L > r (C1 + C 2 )
L
C1 ||C2
r
–gm/ω2C1C2
Fig. 6.13 Circuito RLC que resulta al añadir una bobina en paralelo con el circuito de la figura 6.12
Naturalmente estos resultados coinciden con los que se obtienen aplicando el criterio de Barkhausen. El
circuito completo, incluyendo la polarización se muestra en la figura 6.14.
VCC
RΒ1
vo
C∞
C1
L
RΒ2
C2
RE
L∞
Fig. 6.14 Circuito oscilador basado en el circuito de la figura 6.11 incluyendo los elementos de
polarización.
6.10
11. Apuntes SEC. UIB
6.4 Ruido en osciladores
Como cualquier circuito, los osciladores tienen ruido. Es posible incorporar el ruido en el modelo del
oscilador mediante un generador de ruido que se suma a la señal en un punto cualquiera del lazo, por
ejemplo como se muestra en la figura 6.15
A(ω)
v
vo
2
n , eff
vr
β(ω)
Fig. 6.15 Modelo del oscilador como circuito realimentado que incluye ruido
El ruido del generador es blanco, es decir, tiene una densidad espectral constante. Pero la ganancia de
lazo depende de la frecuencia. Por eso la componente del ruido a ωosc se amplifica indefinidamente hasta
que la saturación del amplificador. Cuando se alcanza el régimen estacionario a ωosc tenemos ϕAβ = 0 y
|Aβ| = 1, es decir, la ganancia del sistema a ωosc es infinita. A las frecuencias vecinas, tanto superiores
como inferiores, la ganancia es también muy alta y disminuye progresivamente al alejarnos de ωosc. Por lo
tanto la densidad espectral de la tensión a la salida del oscilador tendrá la forma que ser muestra en la
figura 6.16. Idealmente debería ser una línea vertical, la diferencia es el ruido.
2
vo / f
fosc
f
Fig. 6.16 Espectro frecuencial de la tensión de salida del oscilador
La tensión de salida es una señal paso banda centrada alrededor de ωosc. Esta señal se puede representar
como una portadora ωosc modulada en amplitud y fase por el ruido
vo = A[1 + n(t)] cos[ωosc t + ϕn(t)]
El efecto del ruido sobre la amplitud no es importante, porque la amplitud está fijada a VCC por la
saturación del amplificador y porque la frecuencia del oscilador se suele medir en los pasos por cero. En
el oscilador es importante sobre todo el ruido de fase, que afecta a su frecuencia instantánea
ω o = ω osc +
dϕ n
dt
El ruido del oscilador es menor si cuando la fase de la ganancia de lazo, ϕAβ, cruza el origen en ωosc lo
hace de forma abrupta. La expresión más simple de la ganancia de lazo corresponde a una función de
segundo orden, cuya forma normalizada es
Ho ω
Q ωo
Aβ =
1 ω
ω
1+ j
− ( )2
Q ωo
ωo
j
6.11
12. Apuntes SEC. UIB
Donde ωo es la frecuencia de oscilación y Q el factor de calidad. El módulo y la fase de la función Aβ se
han representado en la figura 6.17 para dos valores distintos de Q, 1 y 10, junto con el espectro de salida
que corresponde al oscilador en cada caso. El ruido, que es el área bajo toda la curva excepto en ωo, es
mucho menor si Q = 10.
|Aβ| /Ho
|Aβ| /Ho
1
1
0.001
0.1
1
10
100 f / fo
0.001
ϕΑβ
0.1
1
10
100 f / fo
ϕΑβ
90
90
f / fo
−90
−90
f / fo
2
o
2
o
v /f
v /f
f / fo
(a)
f / fo
(b)
Fig. 6.17 Módulo y fase de la ganancia de lazo y densidad espectral de la tensión de salida del oscilador
para (a) Q = 1 y (b) Q = 10.
Este resultado se puede generalizar a funciones de ganancia de lazo de orden superior. Es decir, que
cuanto mayor sea el factor de calidad de su ganancia en lazo abierto, menor será el ruido del oscilador.
6.5 Osciladores a cristal
Un cristal es un dispositivo electromecánico que se comporta como un circuito muy selectivo en
frecuencia, es decir con un factor de calida, Q, muy alto. Está construido a base de cuarzo o de una
cerámica sintética con propiedades piezoeléctricas. Sus propiedades son muy estables en el tiempo e
insensibles a los cambios de temperatura o humedad. No obstante, cuando se emplean para osciladores de
referencia de alta precisión se encierran en una caja a temperatura controlada.
El símbolo del cristal se muestra en la figura 6.18a y en la figura 6.18b se muestra su circuito equivalente.
r1
(a)
(b)
Co
rn
L1
L2
Ln
C1
XTAL
r2
C2
Cn
Fig. 6.18 Símbolo del cristal. (b) Circuito equivalente.
6.12
13. Apuntes SEC. UIB
La capacidad Co corresponde a un condensador cuyo dieléctrico es el cristal de cuarzo y la armadura dos
de sus caras metalizadas. El resto de elementos no tienen soporte físico, tan sólo modelan las propiedades
del cristal. Cada circuito RLC resuena a un tono, el primero es el fundamental y el resto sus armónicos. El
valor de la frecuencia fundamental depende de las dimensiones físicas del cristal y de la orientación de su
corte respecto a la red cristalina.
Vamos a hallar la impedancia equivalente del cristal cerca de la frecuencia fundamental. Para ello no hace
falta considerar los circuitos RLC que corresponden a los armónicos. Para simplificar supondremos que
r1 ≈ 0. El circuito que resulta se muestra en la figura 6.19a.
X
(a)
L1
(b)
Co
ωs
ωa
ω
C1
Fig. 6.19 Circuito equivalente del cristal simplificador cerca de su frecuencia de fundamental.
(b) Reactancia equivalente en función de la frecuencia.
La impedancia equivalente del cristal es
1
1
( jωL1 +
)
j ωC o
jωC1
1 − ω 2 L1C1
Z=
=
1
1
jωC o + jωC1 − jωL1 (ω 2 C o C1 )
+ jωL1 +
jωC o
jωC1
Z=
1 − ω2 L1C1
CC
jω(C o + C1 )
1 − ω 2 L1 ( o 1 )
Co + C1
1
El módulo de Z se muestra en la figura 6.19b. Tiene dos frecuencias de resonancia
1
ωs =
– serie:
en que Z = 0
L1C1
– paralelo o antiresonancia : ω a =
1
en que Z = ∞
CC
L1 o 1
C o + C1
Haciendo Z = jX, donde X es la reactancia, observamos que
– para ω < ωs, la reactancia es negativa, el cristal se comporta como una capacidad, Ceq.
– para ωs < ω < ωa, la reactancia es positiva, el cristal se comporta como una inductancia, Leq.
– para ωa < ω, la reactancia es negativa, el cristal se comporta de nuevo como una capacidad.
Dado que Co >> C1, ωs ≈ ωa. Por ejemplo, para un cristal cuya frecuencia de resonancia es 20 MHz, los
valores son Co = 6 pF y C1 = 24 fF, por lo que
ωa
C
C
= 1 + 1 ≈ 1 + 1 = 1,002
ωs
2C o
Co
La reactancia completa del cristal en función de la frecuencia ser muestra en la figura 6.20. La expresión
hallada para el fundamental se repite para cada armónico.
6.13
14. Apuntes SEC. UIB
X
ω
Fig. 6.20 Reactancia equivalente en función de la frecuencia del cristal.
Hay dos formas de utilizar el cristal para construir un oscilador, en serie y en paralelo. En serie el circuito
oscila cuando el cristal se comporta como un cortocircuito, a ωs. Hace falta un circuito LC para
determinar el armónico en que va a oscilar. En modo paralelo el cristal sustituye a la bobina, en ωs < ω <
ωa. Las figuras 6.21a y 6.21b son dos ejemplos de la utilización del cristal en modo serie y paralelo.
(a)
(b)
Fig. 6.21 Osciladores a cristal.(a) En modo serie y (b) en modo paralelo.
La frecuencia del oscilador no es exactamente la propia de oscilación del cristal. Esta se modifica por la
capacidad del circuito exterior, en serie si funciona en modo serie y en paralelo si funciona en modo
paralelo.
Sea el circuito de la figura 6.22 en que tenemos una capacidad Cs en serie con el cristal. Si utilizamos este
circuito para sustituir el cristal en un oscilador en modo serie, la frecuencia de oscilación será aquella en
que la impedancia del circuito sea nula
Cs
XTAL
Fig. 6.22 Capacidad en serie con el cristal.
La impedancia equivalente del circuito es
Z eq =
1
1
+
jωC s
jω(C o + C1 )
1 − ω 2 L1C1
C C
1 − ω 2 L1 ( o 1 )
C o + C1
La frecuencia a la que esta impedancia se hace cero, la ωosc, se demuestra que es
1
ωs =
L1
C1 (C o + C s )
C1 + C o + C s
El margen de variación que permite Cs es pequeño, entre ωs (para Cs.= ∞) y ωa.
6.14
15. Apuntes SEC. UIB
Ejemplo
Es un esquema clásico de oscilador a cristal en modo paralelo que se suele usar como oscilador de
referencia en circuitos digitales, no necesariamente en comunicaciones. Como puede verse en la figura
6.23a el elemento activo es un inversor CMOS estático, de ahí que su circuito equivalente con transistores
sea el que muestra la figura 6.23b. Supondremos que los dos transistores son idénticos salvo por el signo:
βN = βP y VN = –VP.
VCC
RF
RF
vo
vo
R1
R1
(a)
Co2
(b)
Co1
Co2
Co1
Fig. 6.23 Oscilador a cristal en modo paralelo. (b) Circuito equivalente al sustituir el inversor por su
equivalente a transistores.
La resistencia RF es de polarización, hace que en reposo los dos transistores tengan VG = VD = VCC/2,
puesto que por ella no pasa corriente, y por tanto que trabajen en saturación. La resistencia R1 limita la
corriente máxima que circula por los transistores hacia Co1, sin ella el inversor se rompería en el momento
de conectar la alimentación. En la práctica se suele tomar RF = 10 MΩ y R1 = 1KΩ, pero para simplificar
el análisis supondremos que RF = ∞ y R1 = 0.
El circuito equivalente de los dos MOSFET en pequeña señal se muestra en la figura 6.24a. Vemos que
ambos están en paralelo y que por lo tanto se pueden sustituir por un único transistor como muestra la
figura 6.24b.
(a)
–
v2
+
+
v1
–
(b)
gmv2
ro
vo
+
v
–
vo
gmv1
ro
2gmv
ro /2
Fig. 6.24 Circuito equivalente para pequeña señal de los dos transistores en la figura 6.19b.(b) Circuito
equivalente del anterior al agrupar ambos transistores en uno.
Al sustituir los dos transistores por el transistor equivalente y el cristal por una inductancia equivalente
(trabaja en modo paralelo y por lo tanto sustituye a una inductancia) se obtiene el circuito de la figura
6.25.
6.15
16. Apuntes SEC. UIB
vo
+
v
–
2gmv
ro /2
Leq
Co2
Co1
Fig. 6.25 Circuito equivalente en pequeña señal del oscilador de la figura 6.19a.
La frecuencia de oscilación de este circuito, como vimos en el apartado 6.2 es
1
ω osc =
Leq
1
=
C o1C o 2
C o1 + C o 2
Leq C p
Donde Cp, que es igual Co1 en serie con Co2, es la capacidad en paralelo con el cristal.
Ahora no conocemos Leq, pero sabemos que la impedancia del cristal debe ser Z = jωoscLeq, por
consiguiente
jω osc Leq =
1
jωosc (C o + C1 )
2
1 − ωosc L1C1
C C
2
1 − ωosc L1 ( o 1 )
C o + C1
y de la ecuación anterior
Leq =
1
2
ω osc C p
Despejando Leq entre las dos ecuaciones obtenemos finalmente
1
ω osc =
L1
C1 (C o + C p )
C1 + C o + C p
Vemos que la frecuencia de oscilación se halla modificada por la capacidad en paralelo con el cristal, Cp,
pero también que debe estar comprendida entre ωs y ωa.
6.6 Osciladores controlados por tensión (VCO)
La forma de hacer un VCO es reemplazar uno o varios de los componentes reactivos que determinan la
frecuencia de un oscilador por elementos de valor variable. Elementos cuyo valor dependa de su tensión
de polarización, es decir de la tensión continua que tienen aplicada. Habitualmente se reemplazan los
condensadores y para sustituirlos tenemos de dos posibilidades: diodos varicap y capacidades MOS.
Un diodo semiconductor tiene asociada una capacidad en paralelo que depende de su tensión de
polarización. La dependencia de la capacidad con la tensión se muestra en la figura 6.26a. Sólo la zona de
polarización inversa es útil, porque en directa el diodo es prácticamente un cortocircuito que se halla en
paralelo con esta capacidad. Los diodos de aplicación específica como condensadores variables se
6.16
17. Apuntes SEC. UIB
denominan varicaps, el símbolo se muestra en la figura 6.26b. Por ejemplo el diodo varicap MV205
equivale a C = 16 pF para VD = –1 V y C = 4 pF para VD = –10 V
CD
(a)
(b)
VD
Fig. 6.26 Dependencia de la capacidad del diodo con la tensión de polarización y (b) símbolo del varicap
La otra posibilidad es emplear la capacidad variable de un condensador MOS cuando pasa de
acumulación a fuerte inversión. La dependencia de esta capacidad con la tensión de polarización se ha
representado en la figura 6.27. La variación de esta capacidad con la tensión aplicada es mucho mayor
que la del diodo, por consiguiente, con menos variación de la tensión es posible tener un margen de
sintonía mayor. Pero la incertidumbre del valor inicial debida a tolerancias en proceso de fabricación hace
que no sea la opción más empleada.
CMOS
VG
Fig. 6.27 Variación de la capacidad del condensador MOS con la tensión de polarización de puerta.
Al convertir un esquema de oscilador en VCO se debe cuidar de que la tensión de polarización que se
aplica al elemento de capacidad variable no cortocircuite el lazo de realimentación en c.a., si es necesario
se puede aplicar en serie con la tensión de control una resistencia de valor elevado puesto que por ella no
va a circular corriente.
VCC
VCC
L∞
VCont
L
C
C1
VCont
L
RΒ1
C∞
RL
vo
RE
C
v1
C2
RΒ2
L
v2
Q1
C∞
Q2
RL
VSS
Fig. 6.28 Dos ejemplos de VCO.
La figura 6.28 muestra dos ejemplos típicos de VCO. La tensión de control puede variar desde un valor
negativo hasta VCC como máximo. La figura 6.29 muestra un oscilador a cristal controlado por tensión, un
6.17
18. Apuntes SEC. UIB
VCXO. El cristal trabaja en modo serie por lo que el varicap se ha puesto en serie con el cristal. La
bobina Ls está para compensar la reactancia del varicap a la frecuencia de oscilación cuando la tensión de
control está en su valor medio La resistencia R∞ evita que el generador de tensión de control cortocircuite
el camino de señal en el lazo de realimentación.
VCont
RL
Ls
Cs
XTAL
A
RL
L
C
Fig. 6.29 Ejemplos de VCXO.
La frecuencia de salida del VCO es una función no lineal de la tensión de control. Sólo en un margen de
variación pequeño esta dependencia se puede aproximar por una función lineal, en ese caso
fo = fc + kcVCont
donde fc es la frecuencia libre del oscilador (VCont = 0). La tensión de salida es pues una onda sinusoidal
modulada en frecuencia por la tensión de control
t
v o = Ao cos(ω c t + 2πk c
∫V
−∞
6.18
Cont
dt )