Tema 3
Osciladores. Configuraciones
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Resumen de radiocomunicaciones, Esquemas y mapas conceptuales de Análisis de Circuitos Electrónicos
Resumen de osciladores del curso de radio
Tipo: Esquemas y mapas conceptuales
2024/2025
1 / 49
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Tema 3
Osciladores. Configuraciones
- Los sistemas de comunicaciones electrónicas requieren formas de onda
estables y repetitivas, tanto senoidales como no senoidales. Estas songeneradas por osciladores.
- Os
cilar
es fluctuar entre dos estados o condiciones. Por consiguiente,
oscilar es vibrar o cambiar. Una oscilación eléctrica es un cambiorepetitivo de tensión o de corriente en una forma de onda.
- Un
oscilador
es un circuito electrónico que produce oscilaciones, es
decir, genera una forma de onda repetitiva.
- Aplicaciones de los osciladores : generadores de portadora de alta
frecuencia, fuentes piloto, relojes y circuitos de sincronización.
- Si un oscilador es
autosostenido,
los cambios en la forma de onda son
continuos
y
repetitivos
; suceden con rapidez periódica.
- Los osciladores no autosostenidos requieren una señal externa de
entrada, o
disparador
, para producir un cambio en la forma de onda de
salida
Osciladores
Si
|A(j
)·
(j
)| > 1
cuando el desfase es 180º, las magnitudes empezarán a
crecer constantemente^ ¿Crece infinitamente?^ Por razones energéticas hay límites al crecimiento de la señal.Cuando el amplificador entra en zona de saturación, la ganancia disminuye,entonces disminuye
|A(j
o
)·
(j
o
)|
logrando la estabilidad cuando
|A(j
)·o
(j
)| =1o
Condición de oscilación
Salida
-^
Planta^ Red de
G(j realimentación
osc
H( j
osc
)
Salida
-
Red de realimentación
( j
o^
)
A(j
o
|A
ps
(j
o
(j
o
|A
gs
(j
o
(j
o
Observaciones: A
ps
(jw
): función de transferencia de pequeña magnitudo
A
gs
(jw
o^
función de transferencia de gran magnitud
Condición de oscilación
v
o
v
f v
i
Salida
-^
Planta^ Red de
G(j realimentació
osc
H(j
osc
)
Salida
-^
A(j
o
(j
o
Para que empiece la oscilación:
Tiene que existir una
o^
para la cual se cumple que la fase de
A
(j
)β(jo
)=180° .o
A
esa
o^
tiene que cumplirse
A
(j
)β(jo
)o
1
En la práctica,
βA
se hace mayor que 1 (5 a 10%) y el sistema comienza a oscilar
debido a la tensión de ruido que se multiplica
.
Cuando se estabiliza la oscilación:
-^
Disminuye la
A
(j
)o hasta que
A
(j
)β(jo
)o
= 1
cuando la fase de
A
(j
)β(jo
)o ^
=
180º Los factores de saturación en el circuito práctico proporcionan un valor “promedio” de βA
de 1.
Las formas de onda resultantes nunca son exactamente senoidales, pero cuanto másse acerca el valor de
βA
a 1, más senoidal será.
Condición de oscilación
7
Condición de oscilación
Para que el circuito funcione como oscilador y la tensión de salida v
O
sea senoidal, s
e debe cumplir :^ CRITERIO DE BARKHAUSEN
Condición de módulo
El módulo de la función de ganancia de lazo, a la frecuencia deoscilación ω
0
, debe ser igual a la unidad.
Condición de fase
El ángulo de fase de la función de la ganancia de lazo cerrado debeser nulo, o sea 0º o 360º.
(^
)^
1
o j
A
.^
(^
)^
0 ;
360
o
A
j
Resumen: Condición de oscilación
Pueden depender de
ω : A,
β
, o las dos.
Tanto A como
β
son valores de ganancia con efectos de carga.
El amplificador realimentado debe ser inestable a una solafrecuencia ω
0
. O sea que hay una sola frecuencia para la cual la
fase es la apropiada para producir oscilaciones. A esa frecuenciael módulo del producto de
A.β
es igual a 1.
Para garantizar que la oscilación empiece, es preciso cumplir lacondición de ganancia por exceso (algo mayor que 1):
condición
de arranque.
Generalmente se incrementa entre el 5 y el 10%
Osciladores
OSCILADORES No sintonizados - RC
Oscilador por desplazamiento de Fase.
Oscilador en puente de Wien.
OSCILADORES Sintonizados- LC
Oscilador Colpitts.
Oscilador Hartley.
Oscilador Clapps.
OSCILADORES a CRISTAL
Oscilador serie, paralelo
Oscilador Colpitts, Clapps.
OSCILADOR DE FRECUENCIA VARIABLE
Oscilador con control de frecuencia manual
Oscilador controlado por tensión- VCO
Oscilador con PLL- Sintetizador
-^
El circuito oscilará a la frecuencia a la cual el desplazamiento de fase dela red RC sea 180 grados. Sólo a esta frecuencia, el desplazamientototal de fase será de 0 o 360 grados.
-^
La frecuencia de oscilación viene dada por:
-^
|A|
debe ser igual la inversa de la amplitud de β
a la frecuencia de
oscilación
Oscilador de desplazamiento de fase
(^
) (^
)^
180 f^
i
o^
o
o
V
V
j^
V
V
j
(^
)^
o
A
j^
RC
w
o
6
1
Oscilador de desplazamiento de fase práctico
La R final de la red
β es la
carga presentada por lae
ntrada al amplificador A: Zin
= R
1
1, 3
2
6
o f^
KHz
RC
(
)
33
o
A
j
Osciladores Sintonizados ( LC)
La red de realimentación β está formada portres elementos reactivos en configuración
de
tres elementos.
^
2
1
3
1
2
3
L
Z
Z
Z
Z
Z
Z
Z
O
L
V
i^
L^
O
v
Z
A
A
v
Z
R
Como se toma muestra de tensión en serie, β será:
1 1
3
f o
v
Z
v
Z
Z
1
2
1
2
3
2
1
3
.^
.^
(^
(^
V
o
A
X
X
A
jR
X
X
X
X
X
X
1
2
3
X
X
X
Como la red
β
debe resonar
:
1
2
1
2
1
3
1
3
.^
.^
.^
(^
V
V
A
X
X
A
X
A
X
X
X
X
X
Entonces
:
Como
- A.β
debe ser positivo e igual a la unidad como mínimo, entonces A
V
debe
ser negativo y X
1
y X
2
deben tener el mismo signo, o sea ser de la misma clase de
reactancia.Ej: Si
X
= j 3
L
entonces
X
=-j/ 1
C
1
y
X
=-j/ 2
C
2
1 2 .
.^
V A
X
A
X
Si las reactancias son puras, entonces Z
1
=jX
; Z 1
=jX 2
; Z 2
=jX 3
3
La ganancia de lazo será:
Osciladores Sintonizados ( LC)
17
Se pueden construir varios circuitos a partir de las consideracionesanteriores:
Osciladores Sintonizados ( LC)
Diseño del Oscilador Colpitts
1
1
1
1
2
2
2
2
3
1 1
C C L
j
X
X
j^
C
C j
X
X
j^
C
C
X
X
j^
L
1. Se debe cumplir criterio de Barkhausen:
A la frecuencia de oscilación el módulo del producto de
A.β
es
igual a 1 El desfasaje del módulo del producto de
A.β
es igual a cero.
2.- la
red
β
debe resonar