Los sistemas de comunicaciones electronicas modernas requieren en muchas de sus aplicaciones de formas de ondas repetitivas(sinusoidales y no sinusoidales) estables. en muchas de estas aplicaciones se requieren de mas de una frecuancia. la oscilacion se define como la fluctuacion o variacion entre dos estados o condiciones, por lo tanto se puede notar en cualquier tipo de estudio relacionado con osciladores que las diferentes aplicaciones de estos en las comunicaciones electronicas son muy importantes. se pueden nombras algunas: como portadoras de alta frecuancia, relojes y circuitos de sincronizacion
7 de agosto de 2007
OBJETIVOS
GENERAL
- Estudiar e investigar las características principales de los tipos de osciladores.
ESPECIFICOS
- estudiar e investigar las características del OSCILADOR CONTROLADO POR TENSIÓN y sus posibles aplicaciones.
- estudiar e investigar las características del OSCILADOR DE CRISTAL y sus posibles aplicaciones.
- estudiar e investigar las características del OSCILADOR DE PUENTE DE WIEN y sus posibles aplicaciones.
- estudiar e investigar las características del OSCILADOR DE ONDA TRIANGULAR y sus posibles aplicaciones.
- estudiar e investigar las características del OSCILADORES MULTIVIBRADOR ASTABLE y sus posibles aplicaciones
DEFINICION
Un oscilador es un sistema capaz de crear perturbaciones o cambios periódicos en un medio, ya sea un medio material (sonido) o un campo electromagnético (ondas de radio, microondas, infrarrojo, luz visible, rayos X, rayos gamma, rayos cósmicos).
En electrónica un oscilador es un circuito que es capaz de convertir la corriente continua en una corriente que varía de forma periódica en el tiempo (corriente periódica); estas oscilaciones pueden ser senoidales, cuadradas, triangulares, etc., dependiendo de la forma que tenga la onda producida.
Un oscilador de onda cuadrada suele denominarse multivibrador. Por lo general, se les llama osciladores sólo a los que funcionan en base al principio de oscilación natural que se constituyen por una bobina L (inductancia) y un condensador C (Capacitancia), mientras que a los demás se le asignan nombres especiales. Un oscilador electrónico es fundamentalmente un amplificador cuya señal de entrada se toma de su propia salida a través de un circuito de realimentación.
TIPOS DE OSCILADORES
Existen dos tipos de osciladores, los osciladores dependientes y los osciladores no dependientes.
OSCILADORES DEPENDIENTES
son aquellos que necesitan una señal de entrada para oscilar.
OSCILADORES NO DEPENDIENTES
son aquellos que no dependientes no requieren de señal externa para oscilar, ya que usa los transientes (señal o forma de onda que empieza en una amplitud cero) de la fuente de alimentacion para iniciar sus oscilaciones.
- necesitan de R, L, C para fijar su frecuencia de oscilacion.
- debe existir un camino para la señal de salida hacia la entrada.
- la señal realimentada debe estar en fase con la señal de entrada.
- la señal realimentada debe tener una magnitud significativa.
- El Colppits. (L,C)
- El Hartley. (L,C)
- Puente De Wein. (R,C)
- Cristal (Mhz. Khz; depoende del angulo de corte del cristal)
- Semiconductores (Diodo Gunn)
- Magnetron
- Klystron
-Oscilador Controlado por Tension (VCO)
- Oscilador de onda triangular
- Oscilador Multivibrador Astable, etc.
En este pequeño bosquejo de osciladores, estudiaremos de los mencionados anteriormente los siguientes: OSCILADOR CONTROLADO POR TENSIÓN, OSCILADOR DE CRISTAL, OSCILADOR DE PUENTE DE WIEN, OSCILADOR DE ONDA TRIANGULAR, OSCILADORES MULTIVIBRADOR ASTABLE.
OSCILADORES DEPENDIENTES
son aquellos que necesitan una señal de entrada para oscilar.
OSCILADORES NO DEPENDIENTES
son aquellos que no dependientes no requieren de señal externa para oscilar, ya que usa los transientes (señal o forma de onda que empieza en una amplitud cero) de la fuente de alimentacion para iniciar sus oscilaciones.
CARACTERISTICAS DE LOS OSCILADORES NO DEPENDIENTES
- debe existir un camino para la señal de salida hacia la entrada.
- la señal realimentada debe estar en fase con la señal de entrada.
- la señal realimentada debe tener una magnitud significativa.
ALGUNOS EJEMPLOS DE CLASES DE CIRCUITOS DE OSCILADORES SON:
- El Hartley. (L,C)
- Puente De Wein. (R,C)
- Cristal (Mhz. Khz; depoende del angulo de corte del cristal)
- Semiconductores (Diodo Gunn)
- Magnetron
- Klystron
-Oscilador Controlado por Tension (VCO)
- Oscilador de onda triangular
- Oscilador Multivibrador Astable, etc.
En este pequeño bosquejo de osciladores, estudiaremos de los mencionados anteriormente los siguientes: OSCILADOR CONTROLADO POR TENSIÓN, OSCILADOR DE CRISTAL, OSCILADOR DE PUENTE DE WIEN, OSCILADOR DE ONDA TRIANGULAR, OSCILADORES MULTIVIBRADOR ASTABLE.
OSCILADOR CONTROLADO POR TENSION (VCO)
Un Oscilador controlado por tensión o VCO (Voltage-controlled oscillator) es un dispositivo electrónico que usa amplificación, realimentación y circuitos resonantes que da a su salida una señal eléctrica de frecuencia proporcional a la tensión de entrada. Típicamente esa salida es una señal sinusoidal, aunque en VCOs digitales es una señal cuadrada.
Cuando la entrada es 0V, el VCO tiene una señal con una frecuencia llamada frecuencia libre de oscilación y ante variaciones de la entrada, sube o baja la frecuencia de su salida de forma proporcional.
Aplicaciónes
Una aplicación típica de los VCO es generar señales moduladas en frecuencia (FM). También son usados como parte de Bucles de enganche de fase. Suelen emplearse en aplicaciones electrónicas de comunicaciones.En su construcción pueden emplearse distintos dispositivos, siendo los más habituales los diodos varicap y los cristales de cuarzo.
OSCILADOR DE CRISTAL
Un oscilador de cristal es aquel oscilador que incluye en su realimentación un resonador piezoeléctrico(fenómeno presentado por determinados cristales que al ser sometidos a tensiones mecánicas adquieren una polarización eléctrica en su masa, apareciendo una diferencia de potencial y cargas eléctricas en su superficie).
Características
El oscilador de cristal se caracteriza por su estabilidad de frecuencia y pureza de fase, dada por el resonador.
La frecuencia es estable frente a variaciones de la tensión de alimentación. La dependencia con la temperatura depende del resonador, pero un valor típico para cristales de cuarzo es de 0' 005% del valor a 25ºC, en el margen de 0 a 70ºC.
Estos osciladores admiten un pequeño ajuste de frecuencia, con un condensador en serie con el resonador, que aproxima la frecuencia de este, de la resonancia serie a la paralela. Este ajuste se puede utilizar en los VCO para modular su salida.
OSCILADOR DE PUENTE DE WIEN
Un oscilador de puente de Wien es un tipo de oscilador electrónico que genera ondas sinusoidales con bajas frecuencias o sin necesidad de ninguna señal de entrada y basado en compuertas lógicas. Puede generar un amplio rango de frecuencias. El puente está compuesto de cuatro resistores y dos capacitores. El circuito está basado en un puente originalmente desarrollado por Max Wien en 1891.
La frecuencia de oscilación está dada por:
OSCILADOR DE ONDA TRIANGULAR
La onda triangular es un tipo de señal periódica que presenta unas velocidades de subida y bajada (Slew Rate) constantes. Lo más habitual es que sea simétrica, se decir, los tiempos de subida y bajada sean iguales.
Propiedades
La onda triangular tiene un contenido en armónicos muy bajo, lo que concuerda con su parecido a una onda senoidal. Tanto matemática como físicamente se puede obtener integrando en el tiempo una onda cuadrada: los niveles constantes alto y bajo de dicha onda se convierten en las pendientes (constantes) de los flancos de subida y bajada de la onda triangular.
Aplicaciones
La onda triangular tiene un contenido en armónicos muy bajo, lo que concuerda con su parecido a una onda senoidal. Tanto matemática como físicamente se puede obtener integrando en el tiempo una onda cuadrada: los niveles constantes alto y bajo de dicha onda se convierten en las pendientes (constantes) de los flancos de subida y bajada de la onda triangular.
Aplicaciones
Las ondas triangulares tienen aplicaciones destacadas, como son:
Generación de señales sinusoidales. Se generan ondas sinusoidales conformando la señal triangular con redes de resistencias y diodos. Es el método habitual para producir sinusoides en los generadores de funciones de baja frecuencia (hasta unos 10 MHz).
Generación de barridos. En los tubos de rayos catódicos, se aplican tensiones triangulares asimétricas (diente de sierra) a las placas deflectoras, en el caso de osciloscopios, o corrientes de la misma forma a las bobinas deflectoras, en el caso de monitores de televisión, pantallas de ordenador, etc.
Osciladores. Como la relación entre el tiempo y la amplitud de una onda triangular es lineal, resulta conveniente para realizar osciladores controlados por tensión, comparando su nivel con la tensión de control.
OSCILADOR MULTIVIBRADOR ASTABLE
Este tipo de oscilador se caracteriza por una salida con forma de onda cuadrada o rectangular continua de ancho predefinido por el diseñador del circuito. El esquema de conexión es el que se muestra. La señal de salida tiene un nivel alto por un tiempo T1 y en un nivel bajo un tiempo T2.
Los tiempos de duración dependen de los valores de R1 y R2.
T1 = 0.693(R1+R2)C1 y T2 = 0.693 x R2 x C1 (en segundos)
La frecuencia con que la señal de salida oscila está dada por la fórmula:
f = 1 / [0.693 x C1 x (R1 + 2 x R2)]
y el período es simplemente
T = 1 / f
CONCLUSIONES
Se puede concluir que:
A medida que la tensión de salida se incrementa en su valor pico a pico, la fracción de realimentación disminuye automáticamente hasta que la ganancia en lazo es 1. En este punto el valor pico a pico de la tensión de salida se hace constante.
Un Oscilador en puente de Wien es aquel oscilador típico para frecuencias pequeñas a moderadas en el intervalo de 5 Hz a 1 MHz. Casi siempre se usa en generadores de audio comerciales y generalmente se prefiere en otras aplicaciones de baja frecuencia. El oscilador en puente de Wien produce una onda sinusoidal casi perfecta en la salida. Como sucede con cualquier oscilador, funciona debido a que la ganancia en lazo es mayor que 1 a la frecuencia de resonancia. Una lámpara de tungsteno u otra resistencia no lineal se utiliza para reducir la ganancia en lazo a 1.
Los Cristales de cuarzo como cristales naturales tienen la propiedad de ser piezoeléctricos. Debido a este efecto, un cristal que vibra actúa como un circuito LC resonante con una Q extremadamente alta. El cuarzo es el cristal más importante con efecto piezoeléctrico. Se emplea en osciladores de cristal donde se necesita una frecuencia precisa y fiable. El reloj de pulsera electrónico es otra de sus aplicaciones habituales.
Oscilaciones no deseadas son aquellos que cada vez que se construye un amplificador se esta construyendo un oscilador potencial. Como con el oscilador de desplazamiento de fase, lo único que se necesita para tener oscilaciones es un amplificador y tres circuitos de adelanto o de retardo. Las oscilaciones de baja frecuencia, algunas veces llamadas de ronroneo, se dan debido a que se generan de tensión de realimentación a través de la impedancia de Thévenin de la fuente de alimentación. Las oscilaciones en alta frecuencia pueden ser causadas por realimentación magnética, lazos a masa, fuentes de alimentación sin un condensador de desacoplo y capacidades parásitas junto con las inductancias de los terminales de conexión. Los amplificadores con realimentación negativa generalmente utilizan un circuito de desacoplo con una frecuencia de corte muy pequeña. Este hecho disminuye la ganancia en lazo a menos de 1 en la frecuencia donde el desplazamiento de fase alrededor del lazo es de 0 Grados.
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