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Osciladores y Generadores de Señal

(1a parte)

Dr. José Ernesto Rayas Sánchez

Algunas de las figuras de esta presentación fueron tomadas de las páginas de internet de los autores de los textos:

A.S. Sedra and K.C. Smith, Microelectronic Circuits. New York, NY: Oxford University Press, 1998.

A.R. Hambley, Electronics: A Top-Down Approach to Computer-Aided Circuit Design. Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall, 2000.

2Dr. J.E. Rayas Sánchez

Introducción

! Los circuitos osciladores y generadores de señal son ampliamente utilizados en sistemas de comunicación, instrumentación, computación, etc.

! Atributos de la señal generada en un oscilador:

Frecuencia

Amplitud

Forma de onda

Ciclo de trabajo

3Dr. J.E. Rayas Sánchez

Tipos de Osciladores

! Sintonizados: (senoidales)

Puente de Wien

De corrimiento de fase

Colpitts

Hartley, etc.

! De Relajación: (cuadradas, triangulares, etc.)

Multivibradores

Basados en compuertas lógicas

Basados en UJTs

Basados en Temporizadores, etc.

4Dr. J.E. Rayas Sánchez

Respuesta Transitoria vs Ubicación de Polos

5Dr. J.E. Rayas Sánchez

Principio de Oscilación Senoidal

)()(1)()(

ssAsA

XXsA

in

of β−

=≡

al eliminar Xin ... 1)()(si 00 <ωβω jjAXo decrece1)()(si 00 =ωβω jjA

Xo se mantiene 1)()(si 00 >ωβω jjAXo crece

6Dr. J.E. Rayas Sánchez

Criterio de Barkhausen

1)()( 00 =ωβω jjA

7Dr. J.E. Rayas Sánchez

Principio de Oscilación Senoidal (cont.)

1)()( 00 >ωβω jjA 1)()( 00 =ωβω jjA

8Dr. J.E. Rayas Sánchez

Principio de Oscilación Senoidal (cont.)

9Dr. J.E. Rayas Sánchez

Circuito Limitador de Amplitud

Si vO es pequeño, D1 y D2 están apagados, luego vO /vI = − RF / RI

)()(32

3

23

2

RRRV

RRRvv OA +

++

=

)()(54

4

54

5

RRRV

RRRvv OB +

−+

=

D2 se enciende cuando vB > Von2

+=++> LRRV

RRVv onO )1(

5

42

5

4

D1 se enciende cuando vA < −Von1

−=+−−< LRRV

RRVv onO )1(

2

31

2

3

10Dr. J.E. Rayas Sánchez

Circuito Limitador de Amplitud (cont.)

11Dr. J.E. Rayas Sánchez

Circuito Limitador de Amplitud → Comparador∞→FR

12

Osciladores Sintonizados o Senoidales

13Dr. J.E. Rayas Sánchez

Oscilador de Puente de Wien

R1

R2

RR C

C

vo

1

21RRA +=

sCRZs

1+=sRCR

sCRZ p +

==1

1||

sRCsRCZZ

Z

sp

p

13

1

++=

+=β

−+

+=

RCRCj

RRjA

ωω

ωβ 13

/1)( 12

Aβ = 1 cuando ω = 1/RC y R2 = 2R1

14Dr. J.E. Rayas Sánchez

Oscilador de Puente de Wien con Limitador

nF)16)(K10(21Ω

=πof

Hz7.994=of

15Dr. J.E. Rayas Sánchez

Oscilador de Puente de Wien con Limitador (2)

nF)16)(K10(21Ω

=πof

Hz7.994=of

16Dr. J.E. Rayas Sánchez

Ejercicios de Tarea

Estudiar ejemplo 12.1 del libro de texto

17Dr. J.E. Rayas Sánchez

Oscilador de Corrimiento de Fase

o

f

vv

=βR R R

C C Cvo vf

vx vy

R R R

C C C−K vo

sCRRv

v yf /1+=

sCZZv

vy

yxy /1+=)/1(|| sCRRZ y +=

sCZZvv

x

xox /1+=)/1(|| sCZRZ yx +=

sustituyendo hacia atrás...

32

3

)()(651)(

sRCsRCsRCsRC

vv

o

f

+++=

18Dr. J.E. Rayas Sánchez

Oscilador de Corrimiento de Fase (cont.)

o

f

vv

=βR R R

C C Cvo vf

vx vy

R R R

C C C−K vo

32

3

)()(651)(

sRCsRCsRCsRC

vv

o

f

+++==β

Se puede demostrar que

061cuando180 ωωβ ===∠RC

o

291|)(| 0 =ωβ jy que

29|| ≥Kpor lo tanto

19Dr. J.E. Rayas Sánchez

Oscilador de Corrimiento de Fase con JFET

R R R

C C C

RD

RS CS

CD

RL

VCC

vo

29>Lmrg

βZRRr LDL ||||=

RC61

0 =ω

Se puede demostrar que 0cuando83.2 ωωβ == RZ

20Dr. J.E. Rayas Sánchez

Oscilador de Corrimiento de Fase con OpAmp

Hacer ejercicios 12.5 y 12.6 del texto

21Dr. J.E. Rayas Sánchez

Oscilador tipo Cuadratura

sRCvv

X

O 11 −=

==

sCRvvv OO 122

12

22

)(1

sRCvv

X

O −=

RC1

0 =ω

22Dr. J.E. Rayas Sánchez

Ejercicios de Tarea

Resolver problemas 12.3, 12.5, 12.6, 12.9, 12.10, 12.12, 12.13 y 12.17 del libro de texto