INFORMEN°2 . DEFINICIONES TEÓRICAS (TECNOLOGIA ELECTRONICA. junto a la señal de entrada. Investigar cuales son los elementos que conforman un oscilador tipo LC. ?? La realimentación consiste en tomar la señal de salida y volverla a introducir. en el circuito. 1. En un amplificador con realimentación positiva. 2012) Establece los siguientes conceptos: 1. Analizar la configuración de los osciladores tipo LC.1. la ganancia está dada por la expresión de abajo. TEMA: OSCILADOR ?? OBJETIVO GENERAL Investigar sobre el tema de osciladores mediante un proceso de recopilación de información de fuentes científicas para adquirir nuevos conocimientos y aplicarlos en la rama técnica de electrónica. La operación de oscilador con realimentación está basada en el principio de realimentación positiva. los sistemas electrónicos están formados por una señal de entrada. Realimentación positiva El uso de la realimentación positiva es útil en la construcción de osciladores. ?? un circuito que transforma esta señal y una señal de salida. MARCO TEÓRICO 1. . La condición de realimentación positiva se da cuando una parte de la salida se combina en fase con la entrada. OBJETIVOS ESPECÍFICOS: Investigar sobre las funciones principales que cumple un oscilador al aplicarlo en un circuito. Investigar las causas por las cuales se produce la resonancia en los circuitos osciladores. CONCEPTO DE REALIMENTACIÓN En términos genéricos. ese valor límite será independiente de la entrada. 2.La gran ganancia en bucle abierto de un amplificador operacional. B. ilustradas en la figura 16-4. . La ganancia de voltaje alrededor del lazo de realimentación cerrado. ??? alrededor del lazo de realimentación cerrado (ganancia de lazo) debe ser igual a 1 (la unidad). del circuito de realimentación. Sin embargo. se requieren para un estado de oscilación sostenida: 1. En términos prácticos. Av. 1. Condición para que ocurra la oscilación Las dos condiciones.3. permitiendo al circuito producir una salida diseñada. ??? es el producto de la ganancia del amplificador. hace inevitable que se ???? ? alcance la condición ?? ? = ? y la expresión de la ganancia ?? = = ?−?? ? se hace ??? ? infinita. Criterio de BArkausen El criterio de Barkhaussen para un circuito oscilador. ??? = ?? ∗ ? 1. la ganancia que se aplica a las amplitudes de señales bajas se reducirá hasta que la amplitud de salida alcance algún valor constante. por la atenuación. El desfasamiento alrededor del lazo de realimentación debe ser efectivamente de 0°. La ganancia de voltaje. establece cuales deben ser las condiciones necesarias para que en un circuito activo comiencen y se mantengan las oscilaciones.2. 1. Criterio dos: Cuando exista un camino de realimentación que produzca una ganancia de bucle que tienda a la unidad con desplazamiento de fase nulo. Las formas de onda generadas pueden ser sinusoidales. 2. y los osciladores ??. una frecuencia y una forma de onda. triangulares. OSCILADOR ?? Todos los osciladores involucran uno o más elementos almacenadores de energía. los osciladores ??. Los ordenadores. el amplificador se torna inestable y comienza a oscilar. Diagrama de bloques de un oscilador Aquí vemos que tenemos un bloque amplificador con una ganancia A y un bloque de realimentación con una ganancia β y esta puede ser negativa (atenúa) o positiva (amplifica). utilizan osciladores que generan señales periódicas triangulares para hacer una selección de las imágenes. el amplificador funciona de una manera más estable. Los osciladores L-C sin acoplamiento inductivo más ampliamente utilizados son los Colpitts. cuadradas. la señal de salida de un oscilador queda caracterizada por una amplitud. aunque la entrada sea nula. por otro lado. CONCEPTO DE OSCILADORES Un oscilador es un circuito que genera una señal periódica a partir de una señal continua de entrada. 3. utilizan osciladores de onda cuadrada para generar señales de sincronización. con una perdida resultante de ganancia.Criterio uno: Todo oscilador es un amplificador inestable. Criterio cuarto: Un oscilador es un amplificador que. Tenemos. Cuando β es negativa. así. 3. la impedancia de salida de la parte activa tendrá una parte real negativa cuando se satisfagan las condiciones para la oscilación. actúa como conversor de señal continua en señal alterna. por ejemplo.1 OSCILADOR COLPITTS . Hartley. que utilizan capacitores y resistores. En forma general se pueden clasificar según el tipo de almacenadores. Criterio tres: Si en todo circuito potencialmente oscilador se separa artificialmente en una porción activa y una carga. Pero si realimentación que se le aplica se hace positiva. es decir. la salida no será nula. etc.4. ¿Qué aplicaciones tiene un oscilador en el campo de la electrónica? Los receptores de televisión. Así. que utilizan capacitores e inductores. la capacitancia total (?? ) es: ?? = ?? +?? Condiciones para oscilación e inicio La atenuación. B.(FLOY. La figura 16-17 muestra que la corriente en el circuito tanque circula a través tanto de C1 como de C2 (están efectivamente en serie). Debido a que los capacitores aparecen efectivamente en serie ?? ?? alrededor del circuito tanque. una condición para oscilación es ?? ? = 1. Como ? = ?2 1 ?2 ?? = ?1 . El voltaje desarrollado a través de C2 es el voltaje de salida del oscilador (Vsal) y el voltaje desarrollado a través de C1 es el voltaje de realimentación (Vf) como se indica. denominado así en honor de su inventor. C2 y L de acuerdo con esta conocida fórmula: ?? ≅ ??√??? donde ?? es la capacitancia total. 2012) establece el siguiente argumento: Un tipo básico de oscilador de realimentación de circuito resonante es el Colpitts. este tipo de oscilador utiliza un circuito ?? en el lazo de realimentación para producir el desfasamiento necesario y actuar como filtro resonante que deja pasar sólo la frecuencia deseada de oscilación. del circuito resonante de realimentación en el oscilador Colpitts es determinada básicamente por los valores de C1 y C2. La expresión para la atenuación (B) es Eliminando los términos 2??? se obtiene ?2 ?= ?1 ? Como se sabe. La frecuencia de oscilación aproximada es la frecuencia de resonancia del circuito ?? y es ? establecida por los valores de C1. Como muestra la figura 16-16. La frecuencia de resonancia seria: 1 1 ?2 ?? = 2?√?? . B. ?? = 2?√?? √1+?2 La capacitancia c tendría el valor de: ?1 ?2 ?= ?1 + ?2 3. del circuito de realimentación.2. la frecuencia de oscilación con Q > 10 es ?? = ??√?? ? donde ?? = ?1 + ?2 . 2012) establece el siguiente argumento: El oscilador Hartley es similar al Colpitts excepto porque el circuito de realimentación se compone de dos inductores en serie y un capacitor en paralelo. Los inductores desempeñan un rol similar a ?? y ?? en el Colpitts para determinar la atenuación. como muestra la figura 16-23. ?? debe ser mayor que 1/B. ? En este circuito. OSCILADOR DE HARTLEY (FLOY. ?? ?≅ ?? Para garantizar el inicio de la oscilación. .El circuito estaría realimentado a +vcc C3 actuara como eliminador de corrientes continuas. La inversión del amplificador mismo aporta los 180° adicionales para satisfacer el requerimiento para la oscilación de un desfasamiento de 360° (o de 0°) alrededor del lazo de realimentación. el factor Q se reduce y por lo tanto?? también lo hace. donde ?1 = ?2 = ?3 = ? y ?1 = ?2 = ?3 = ?. de circuito ?? de realimentación de tres secciones es ? = ?? . Para satisfacer ? el requerimiento de ganancia de lazo mayor que la unidad. ? La atenuación B. La derivación de este resultado inusitado se da en el apéndice B. 2012) 1 ?? = 2?√6?? 3. 2012) Establece el siguiente argumento: La figura 16-13 muestra un oscilador sinodal con realimentación llamado oscilador de corrimiento de fase. 3. La figura 17.4.3. La frecuencia de oscilación (?? ) también se deriva en el apéndice B y se formula en la siguiente ecuación. la ganancia de voltaje en lazo cerrado del amplificador operacional debe ser mayor que 29 (establecida por ?? y ?? ). mientras que los resistores R3 y R4 forman parte . (FLOY. es decir. OSCILADOR DE CORRIMIENTO DE FASE (FLOY. Los resistores R1 y R2 y los capacitores C1 y C2 conforman los elementos de ajuste de frecuencia. OSCILADOR DE PUENTE DE WIEN (Boylestad. donde ? ? = ?3 . La oscilación ocurre a la frecuencia donde el desfasamiento total a través de los tres circuitos ?? es de 180°. Cada uno de los tres circuitos ?? en el lazo de realimentación es capaz de producir un desfasamiento máximo casi de 90°.23 muestra una versión básica de un circuito oscilador de puente Wien. Observe la conexión básica de puente. ?? ?? = ?? La carga del circuito tanque tiene el mismo efecto en el Hartley como en Colpitts. 2003) Establece el siguiente argumento: Es un circuito oscilador práctico que emplea un op-amp y un circuito de puente ??. con la frecuencia de oscilación establecida por los componentes R y C. C3. De esta forma. en particular. el análisis del circuito puente da como resultado Si.5. proporcionará una ganancia de lazo suficiente para que el circuito oscile a la frecuencia calculada mediante la ecuación ? ?? = ???? 3. Como C3 está en serie con C1 y C2 alrededor del circuito tanque. La diferencia básica es un capacitor adicional. los valores ?1 = ?2 = ? y ?1 = ?2 = ? la frecuencia de oscilación resultante será. La salida del op-amp se conecta como la entrada del puente entre los puntos a y c. como muestra la figura 16-22. la impedancia total es Y la frecuencia de oscilación aproximada (Q>10) es . La salida del circuito puente en los puntos b y d es la entrada al op-amp Al despreciar los efectos de carga de las impedancias de entrada y de salida del op-amp. en serie con el inductor en el circuito resonante de realimentación. OSCILADOR CLAPP El oscilador Clapp es una variación del Colpitts.de la trayectoria de retroalimentación. una relación de R3 a R4 mayor a 2. ” Si a medida que la frecuencia se incrementa. para enviar una señal de audio o video al aire (señal electromagnética) y ser escuchada o vista en un receptor de radio o televisión respectivamente. el corrimiento de fase de un amplificador también se modifica con la frecuencia. comience a oscilar de forma repentina. El diseño adecuado de un amplificador con retroalimentación requiere que el circuito sea estable a todas las frecuencias. 4. éste ya no será útil como amplificador. es decir. cambia el corrimiento de fase. una perturbación transitoria podría ocasionar que un amplificador aparentemente estable. En cualquier circuito práctico esta condición se presenta solamente para cierto rango de frecuencias medias de operación.Si C2 es mucho más pequeña que C1 y C2. la 2?√??? capacitancia en la unión del transistor y otras capacitancias parásitas aparecen en paralelo con C1 y C2 a tierra. y por lo tanto produce una frecuencia de oscilación más precisa y estable. disminuye a altas frecuencias desde el valor de frecuencia media. es decir. AMPLIFICADOR CON RETROALIMENTACIÓN: CONSIDERACIONES DE FASE Y FRECUENCIA (Boylestad. entonces C3 controla casi en su totalidad la frecuencia de resonancia ??= 1 ). Entonces. no solamente en aquéllas en el rango de interés. Además. . Sabemos que la ganancia de amplificador varía con la frecuencia. lo que altera sus valores efectivos. retroalimentación negativa. Oscilador de radio frecuencias Con el oscilador Colpitts se puede hacer un transmisor de FM y/o video. será posible que el amplificador comience a oscilar debido a la retroalimentación positiva. De otra forma. Si el amplificador oscila a cierta frecuencia baja o alta. Como tanto C1 como C2 están conectados a tierra por un extremo. C3 no se ve afectada. entonces parte de la señal de retroalimentación se sumará a la señal de entrada. sin embargo. 2003) Define “Hasta ahora hemos considerado la operación de un amplificador con retroalimentación en el que la señal de retroalimentación era opuesta a la señal de entrada. APLICACIONES PRÁCTICAS 1. Además como generador de señal de audio para detectar fallas en amplificadores de audio (seguidor de señales) RESONANCIA La resonancia tiene lugar. es decir que el efecto que produce la reactancia de la bobina es anulado por el efecto que produce la reactancia capacitiva. Donde: 1) Una bobina es un componente eléctrico que es capaz de almacenar energía en forma de campo magnético. cuando en un circuito eléctrico en el cual existen resistencias. La bobina se carga cuando aumenta la corriente eléctrica que la atraviesa. mientras que se descarga devolviendo la energía almacenada al circuito cuando la corriente disminuye. Oscilador de audio frecuencias Con el oscilador por desplazamiento de fase se puede hacer un generador de tonos el cual puede ser usado para verificar el estado de cables telefónicos y coaxiales. identificador de pares en cables multípar. prueba y calibración de equipos de telecomunicaciones (transmisores de radio). que podemos expresar una tensión como producto de corriente por impedancia. el circuito se comporta como si solo hubiese resistencias. XL. y obtenemos la expresión siguiente para calcular la tensión en los extremos del condensador: ? ? = ?? ∗ ? = ∗? ??? Aislando la corriente medida en los extremos del condensador encontramos la expresión siguiente para la corriente que atraviesa un condensador: ? = ???? . bobinas y condensadores. 2. podemos obtener la tensión en los extremos de la bobina de la manera siguiente: ? = ?? ∗ ? = ???? 2) Un condensador es un dispositivo en el que almacenamos energía eléctrica. La impedancia de una bobina recibe el nombre de reactancia inductiva. Considerando. com lo hemos hecho antes para el caso de la bobina. y su valor es: ?? = ??? Donde j es la unidad imaginaria y ω. El condensador se carga cuando aumenta la diferencia de potencial entre sus extremos y se descarga cuando esta diferencia de potencial disminuye. la frecuencia de trabajo. la frecuencia de trabajo. Aplicaremos. la ley de Ohm. y causan la oscilación (resonancia). según la ley de Ohm. La impedancia de un condensador recibe el nombre de reactancia capacitiva y su valor es: ? ?? = ??? donde j es la unidad imaginaria y ω. tenemos que los gráficos de los lugares geométricos varían respecto a los anteriores. Los polos y ceros están siempre alternados a lo largo del eje . Los amortiguadores absorben la energía pero los resortes y las masas no lo hacen. 2. masas y amortiguadores. de manera que forman un sistema que hace resonancia a su frecuencia natural característica. 3. los gráficos variarán en posición. 2015) Define que: “Los lugares geométricos no son más que las gráficas de diferentes funciones.” Las reglas generales para estos lugares geométricos son: 1. arriba y a la derecha. pero siempre se tendrá relación entre rectas (plano de impedancias) y semicircunferencias (plano de admitancias). Como lo vimos en la sección anterior. . y el nivel de las vibraciones dependerá de la fuerza de la fuente de energía y de la absorción inherente al sistema. la corriente que atraviesa el condensador está multiplicada por el factor jω y. variará el plano sobre el cual se grafique dicha función. el sistema vibrará a su frecuencia natural. o rigidez m = la masa LUGAR GEOMÉTRICO DE LAS IMPEDANCIAS (Toapanta. Encontraremos siempre un polo o un cero en ambos extremos. es decir. La frecuencia natural de un sistema resorte-masa no amortiguado se da en la siguiente ecuación” ? ? ?? = √ ?? ? Donde ?? = la frecuencia natural k = la constante del resorte. Si se le aplica energía a un sistema resorte-masa. En todas observamos que la pendiente es siempre positiva. ya que ahora usamos el plano de impedancias y de admitancias. un resorte y una masa interactúan uno con otro. es decir. es decir para frecuencia cero y para frecuencia infinita. 2014) Defiende que “De cualquier estructura física se puede hacer un modelo en forma de un número de resortes. elementos R- L o R-C. 4. y dependiendo de que varíe la parte real (resistencia) o la parte imaginaria (reactancia). Al considerar los elementos reactivos. Hay un cero para ? = ∞ si hay un camino que no contenga una inductancia. . acompañados de pérdidas. avanzada 90 grados respecto a la tensión aplicada entre sus extremos. que dependiendo de las variables que se estén considerando. FRECUENCIA NATURAL (WHITE. por tanto. Físicamente hay un cero para ? = ? si existe un camino que no pase por un capacitor. ya que incluso los ejes del plano sobre el que estamos graficando deben cambiar. 2. En su principio y en su final la curva es horizontal o vertical. Para los circuitos con pérdidas se tienen las siguientes reglas generales: 1.Por ejemplo si consideramos una inductancia en serie con una resistencia. su impedancia estará dada por la expresión: ? = ?? + ??? Por consiguiente la admitancia será la recíproca compleja: ? ? ?= = ? ?? + ??? Y los lugares geométricos correspondientes serían: En todos los casos que representamos el plano de impedancias o admitancias la frecuencia no aparece como variable pero se puede indicar sobre las curvas. Los lugares geométricos empiezan y terminan (en ? = 0 o en ? = ∞) sea en el eje horizontal o en el infinito. . Cuando el lugar geométrico es una curva cerrada la frecuencia aumenta en sentido horario. cuando es abierta aumenta hacia arriba. ??? del JFET es de 800Ω cuando las oscilaciones son estables. También calcule el valor para Rf suponiendo que la resistencia interna entre el drenaje y la fuente. OSCILADOR DE CORRIMIENTO DE FASE .EJERCICIOS DE OSCILADORES OSCILADOR DE PUENTE DE WIEN Determine la frecuencia de resonancia para el oscilador de puente de Wien de la figura 16-12. OSCILADOR COLPITTS (a) Determine la frecuencia para el oscilador de la figura 16-21. . (b) Determine la frecuencia si el oscilador se carga hasta un punto donde el Q se reduce a 8. Suponga que una carga despreciable sobre el circuito de realimentación y que su Q es mayor que 10. SIMULACIÓN DEL OSCILADOR LC COLPITTS Realización en multisim Prueba de circuito . donde la ganancia tiende a infinito y es capaz de convertir la energía de corriente continua en corriente alterna de una determinada frecuencia. CONCLUSIONES: Un oscilador es un sistema realimentado. Su funcionamiento se basa en el almacenamiento de energía en forma de carga eléctrica en el condensador y en forma de campo magnético en la bobina. bobinas y condensadores es decir que el efecto que produce la reactancia de la bobina es anulado por el efecto que la reactancia capacitiva y causa una oscilación que se la conoce como resonancia . Un oscilador LC está formado por una bobina y un condensador en paralelo. La resonancia en forma general se produce cuando en un circuito eléctrico existe resistencias. Visualización de la onda sinusoidal producida por alimentación de una tensión continúo. Los osciladores LC utilizan una configuración denominada “circuito tanque” son muy utilizados en aplicaciones cancillas debido a su bajo nivel de dificultad y a su eficaz funcionamiento que involucra un intercambio de energía cinética y potencial. 1 ?0 = 2. ANÁLISIS: Los osciladores en forma general son un sistema realimentado en donde la ganancia tiende al infinito. ? ?? = ?1 + ?2 La operación principal del oscilador LC involucra un intercambio de energía cinética y potencial. son circuitos inestables que sirven como generadores de señales eléctricas.RECOMENDACIONES: Se recomienda utilizar los osciladores LC en aplicaciones cansillas por su bajo nivel de dificultad y su eficiencia en el funcionamiento. √?. existe algunos tipos de configuración pero la más usada es la del circuito tanque la cual se utiliza para realimentar una señal con amplitud y fase adecuadas para mantener las oscilaciones. Existen dos clases de osciladores: Osciladores sinodales Osciladores de relajación Ambos se usan como base de tiempo en equipos de medida o de prueba. ?. en el condensador se almacena energía en forma de carga eléctrica y energía en forma de campo magnético en la bobina. y es la más utilizada por su eficiencia y su bajo nivel de dificultad. Se recomienda analizar el fenómeno de resonancia que se puede conocer con el funcionamiento de un sistema tan pequeño como es el movimiento de neutrones y protones en el núcleo atómico. para procesar señales en sistemas de comunicaciones analógicas y digitales. . El oscilador LC está formado por una bobina y un condensador unidos en paralelo. La frecuencia de resonancia se determina por el valor del capacito y del inductor. Se recomienda analizar la estructura y función que cumplen cada uno de sus componentes del oscilador LC para Se recomienda analizar la función del circuito oscilador porque se desempeña como un amplificador mediante un circuito de realimentación. exabyteinformatica. (17 de septiembre de 2006). ELECTRONICA: TEORIA DE CIRCUITOS Y DISPOSITIVOS ELECTRONICOS. . exabyteinformatica. D. TECNOLOGIA ELECTRONICA. R. (2012). F.monografias. (s. T. Obtenido de http://www. DISPOSITIVOS ELECTRONICOS.: http://docslide. Fernadez. (14 de septiembre de 2015).pdf Toapanta. MEXICO: PEARSON EDUCACION. (12 de 3 de 2012).com: https://www. MEXICO: PEARSON EDUCACION.com. G.com: http://www. 873).com.). En R.html WHITE. MUHAMMAD. MEXICO: PEARSON EDUCACION.monografias. R. Obtenido de http://docslide. X.shtml FLOY. (2003). ANALISIS DE VIBRACIONES. MUHAMMAD. ELECTRONICA DE POTENCIA (pág.f.exabyteinformatica.br/documents/lugares-geometricos-9.com/trabajos16/componentes-electronicos/componentes- electronicos. monografias.Bibliografía Boylestad. JUARES: AZIMA.com/uoc/Electronica/Tecnologia_electronica_ES/Tec nologia_electronica_ES_(Modulo_2). ELECTRONICA DE POTENCIA. Obtenido de https://www. (2014). docslide.com.