Generator Sinusoidal

  • Author
    trigunu

  • View
    229

  • Download
    1

Embed Size (px)

Text of Generator Sinusoidal

  • 8/10/2019 Generator Sinusoidal

    1/24

    Universitatea Politehnica BucurestiFacultatea de Electronica, Telecomunicatii si Tehnologia Informatiei

    An universitar 2011-2012

    Cam asa sta treaba. Eu am luat 8 pe proiectul asta. 7 de fapt +1 pct ca i-a placut formatul si i-am raspuns din lista aia de

    componente de la sfarsit. Invatati engleza pentru aia n=2Daca vreti mai mult, trebuie sa adaugati si simulari in SPICE siaveti grija la puntea Wien, nu se numesc Benzi, se numescGame. Totodata vedeti pe unde gasiti niste calcule mai bunela gamele de la Wien pt ca eu aveam pana la 27kHz, dar in

    gama a 4a ma duc pana la 143kHz si a ras asta de mine

    Pt 10, in jur de 40 de pagini scrise marfa, cu multe desene sisimulari. Daca nu va suporta proful, nu o sa luati 8 pe asta.Daca va mai stie, si raspundeti la ce intreaba poate luati.

    Succes.

  • 8/10/2019 Generator Sinusoidal

    2/24

    Universitatea Politehnica BucurestiFacultatea de Electronica, Telecomunicatii si Tehnologia Informatiei

    An universitar 2011-2012

    Proiect 1

    Student:pauza ^^Coordonator stiintific:

    Prof. Ing. Drago Dobrescu

  • 8/10/2019 Generator Sinusoidal

    3/24

    Universitatea Politehnica BucurestiFacultatea de Electronica, Telecomunicatii si Tehnologia Informatiei

    An universitar 2011-2012

    Tema proiectului: Sa se proiecteze un generator de semnal sinusoidal pentru domeniul de audio frecventa.Proiectul va contine urmatoarele capitole:

    1.Oscilatorul : va fi realizat cu ajutorul unui amplificator operational si va avea parametrii:a) frecventa cuprinsa intre 20min f Hz, 27ma x f kHzb) tensiunea de iesire are o amplitudine minima 2min OV mV si maxima 4ma x OV Vc) impedanta de sarcina se considera pur rezistiva si are valoarea 50r R

    2. Retele de reactie: se va realiza o prezentare si o comparatie intre reteaua Wien si altetipuri de retele de reactie: reteaua duble T, reteaua T podit, reteaua cu 3 celule RC. Se vaadapta pentru oscilator una dintre aceste retele.3. Bufferul: va fi realizat cu posibilitatea unui reglaj in trepte (brut), precum si fin aamplitudinii semnalului de iesire.4. Sursa de alimentare: stabilizata pentru alimentarea intregului montaj. Este o sursaclasica, formata din transformator, redresor, filtru si stabilizator. Stabilizatorul va fiproiectat folosind o schema cu tranzistoare. Tensiunile pe care le va genera aceasta sursavor fi in varianta bipolara simetrica: ccV =9V si EE V =-9V

    5. Material grafic obligatoriu:a) schema bloc generalab) schema electronica de detaliu generalac) lista de materiale si componente

    6. Concluzii

    7. Bibliografie

  • 8/10/2019 Generator Sinusoidal

    4/24

    Universitatea Politehnica BucurestiFacultatea de Electronica, Telecomunicatii si Tehnologia Informatiei

    An universitar 2011-2012

    Schema bloc generala:

  • 8/10/2019 Generator Sinusoidal

    5/24

    Universitatea Politehnica BucurestiFacultatea de Electronica, Telecomunicatii si Tehnologia Informatiei

    An universitar 2011-2012

    1.Oscilatorul sinusoidal

    Oscilator de audiofrecventa cu retea de reactie pozitiva de tip Wien

  • 8/10/2019 Generator Sinusoidal

    6/24

    Universitatea Politehnica BucurestiFacultatea de Electronica, Telecomunicatii si Tehnologia Informatiei

    An universitar 2011-2012

    3. Bufferul(etajul separator si amplificatorul)

  • 8/10/2019 Generator Sinusoidal

    7/24

    Universitatea Politehnica BucurestiFacultatea de Electronica, Telecomunicatii si Tehnologia Informatiei

    An universitar 2011-2012

    mA R

    U I

    mA R

    U I

    V mV U

    R

    r

    r

    r

    80504

    04.050

    10

    )4,2(

    50

    ma xmax

    3min

    min

    Rezistenta de intrare in cele doua intrari (cea inversoare si cea neinversoare) este mai mare de

    2M, iar cea de iesire este de ordinul zecilor de ohmi deci acest amplificator satisface cerintele

    legate de rezistentele de intrare, respectiv iesire. Amplificarea in bucla deschisa este de minim

    2*105>>3. Tensiunea de alimentare diferentiala o este de 9V (data de proiectare). Tranzistorii

    T1 si T2 indeplinesc functia de buffer si sunt necesari deoarece rezistenta de sarcina, RL, este

    mica (50). Tinand cont ca este repetor pe emitor,el va micsora practic rezistenta etajuluianterior de 1* 2 ori. Rezulta, daca consideram ca tranzistorii au min=100, ca rezistenta

    etajului anterior trebuie sa fie de maxim 500k . Alegem deci P=500k. La randul sau P trebuie

    sa fie mult mai mare decat rezistenta maxima de iesire a etajului urmator (atenuatorul in

    trepte). Aceasta la randul sau are valoarea de R1//(R2+R3+R4+R5) si este, tinand cont de

    treptele alese, de R1/2 (R1=R2+R3+R4+R5). Rezulta ca putem alege R1=10k , de unde rezulta si

    celelalte rezistente ale atenuatorului: R2=9,09k ; R3=909 ; R4=90,9 ; R5=9.09 - rezistente de

    0,25W, clasa de precizie E96 cu toleranta 1%.

    Prin R7 va circula un curent de minim , iar la borne va avea o tensiune

    de circa Vcc-VBE1-VBE2=9-1,2V=7,8V, rezulta ca R7 va avea valoarea de . Puterea

    maxima disipata este de P=2*7,8V*80mA=0,936W , deci R7 va avea puterea disipata de

    mimim 1W. Alegem R7 de 110 din clasa E12 cu toleranta 10%.

    T1 disipa tot 0,816W, deci il alegem de tip BD135 (VCE=45V, IC=1A, Pd=6,5W, min=70)

    T2 il alegem BC107 cu (VCE=45V, IC=100mA, Pd=300mW , min=125).R5 o alegem de 100K 10% , 0,25W , astfel incat r 1>R5>P .

    Condensatoarele C1,C2 trebuie sa prezinte o reactanta neglijabila la frecventele delucru.Rezulta relatia de dimensionare:

    Alegem C1=100nF10% ,C2-100F10%

  • 8/10/2019 Generator Sinusoidal

    8/24

    Universitatea Politehnica BucurestiFacultatea de Electronica, Telecomunicatii si Tehnologia Informatiei

    An universitar 2011-2012

    2.Retele de reactie

    Amplificatorul Operaional este parte o parte importanta a oscilatorului ce este la randul sauformat din circuite cu reacie negativ si un circuit de reacie pozitiv, n funcie de care suntamplificate semnalele cu anumite frecvene, iar altele sunt atenuate. Putem face remarcat existenta a mai multor tipuri de circuite folosite n reaciapozitiv.Aceste circuite las sa treac semnale cu frecvena numai ntr-o anumit band defrecven, de aceea se mai numesc i filtre trece band, i nu introduc nici o defazaresemnalului.Funciei de transfer () i frecvena de lucru prezinta pentru aceste circuite o importantadeosebita, pe cand defazarea putem s-o consideram nula(doarece inversorul nu inducedefazaj).Putem defini functia de transfer ca raportul dintre tensiunea de la iesirea cicuitului cutensiunea de la intrarea circuitului, n timp ce frecvena de lucru este definit, n cazulfiltrelor trece band, drept frecvena la care funcia de transfer are un maxim global.

    UinUies

    )(F w

    Reteaua dublu T

    La un oscilator cu reactie dublu T, reactia pozitiva se realizeaza prin puntea dublu T conectata

    intr-un mod deosebit, care permite realizarea oscilatorului folosind un singur tranzistor. Astfel,

    un brat RC al puntii este legat la colector, alt brat RC la masa (R fiind legat la masa prin sursa

    de alimentare) si al treilea brat R/n, nC este legat la emitor. Semnalul cules din colector fiind in

  • 8/10/2019 Generator Sinusoidal

    9/24

    Universitatea Politehnica BucurestiFacultatea de Electronica, Telecomunicatii si Tehnologia Informatiei

    An universitar 2011-2012

    antifaza cu cel de pe baza, determina un semnal de reactie pozitiva selectiva pe rezistenta R 3

    din emitor, intruct el se sumeaza pe ochiul bazei in opozitie cu cel dintre baza si masa.

    Reactia negativa care contribuie la obtinerea unor distorsiuni minime ale semnalului generat,

    se realizeaza prin RC (desenate punctat).

    In cazul retelei dublu T, frecventa utila este: f = RC 21 .

    Reteaua T podit

    O retea asemanatoare cu reteaua dublu T este reteaua T podit. Selectivitatea ei este mai slaba,

    insa are avantajul ca se poate varia frecventa cu un potentiometru dublu, la fel ca la reteaua

    Wien.

    Reteaua cu 3 celule RC

  • 8/10/2019 Generator Sinusoidal

    10/24

    Universitatea Politehnica BucurestiFacultatea de Electronica, Telecomunicatii si Tehnologia Informatiei

    An universitar 2011-2012

    Aceasta retea are frecventa la care defazeaza cu 180 data de relatia: , unde

    .

    Reteaua Wien

    Reteaua Wien este cel mai folosit circuit de reactie pozitiva din oscilatoarele RC.Comportarea in frecventa a circuitului poate fi intuita tinand cont ca la frecvente joasecondensatorul C1 reprezinta o intrerupere , iar la frecvente inalte C2 scurcircuiteaza la masasemnalul de la iesire. Astfel la frecvente extreme circitul are caracteristica de transfer nula insensul ca la aceste frecvente circuitul nu lasa sa treaca nimic.

    Funcia de transfer a reelei Wien are expresia:

    22

    2

    12

    22

    2

    22

    11

    22

    1

    2

    R C j1R

    C j1

    R

    R C j1R

    C j1

    R C j

    1R

    C j1

    R

    V

    V

    w F

    1221

    1

    2

    2

    1

    CR 1

    CR jCC

    R R

    1

    1

    w F modulul acesteia fiind:

    2

    1221

    2

    1

    2

    2

    1

    CR 1

    CR CC

    R R

    1

    1

    w F care prezint un maxim

    de valoare

    2

    1

    2

    1

    CC

    R R

    1

    1 pentru2121

    0

    1

    C C R R

    n cazul particular n care R1 = R2 = R i C1 = C2 = C relaiile devin:

    31

    F 0w , RC1

    0 ,

    RC21

    f 0

  • 8/10/2019 Generator Sinusoidal

    11/24

    Universitatea Politehnica BucurestiFacultatea de Electronica, Telecomunicatii si Tehnologia Informatiei

    An universitar 2011-2012

    n proiectarea oscilatorului vom folosi acest caz particular deoarece rapoartele

    2

    1

    R

    R i

    1

    2

    C

    C trebuie sa fie constante i asta ar face acordul oscilatorului mai dificil.

    In practica se aleg cele doua rezistente respectiv cele doua condensatoare de valori egaleastfel incat R1=R2=R iar C1=C2=C . In acest caz se obtine pentru caracteristica de transfer aamplificatorului , la frecventa f 0= 0/2 , valoarea 1/3 adica atenuarea minima a retelei Wien

    este de 3 ori. Rezulta ca , pentru a indeplini conditia lui Barkhausen , care este in cazulnostru: FW()/Av =1 trebuie realizat un amplificator cu amplificarea Av=3.De o importan deosebit sunt i aspectele legate de impedanele de intrare i ieire alereelei Wien , care trebuie s satisfac anumite relaii mpreun cu impedanele de intrare ,respectiv de ieire ale amplificatorului . Aceste relaii sunt legate de condiiile de idealitate ncare a fost dedus analitic caracteristica de transfer a reelei . n aceste condiii de idealitate ,impedana de ieire a amplificatorului (considerat ca generatorul care atac reeaua) a fos tconsiderat nul , iar impedana de intrare la borna neinversoare a amplificatorului(considerat ca sarcin a reelei Wien) a fost considerat infinit de mare (reeaua n gol).Cum aceste valori nu pot fi obinute practic , se va cuta ca rezistentele de intrare , respectivieire ale amplificatorului s satisfac condiiile de idealitate prin inegalitile:

    Ramplificatoriesire>RWieniesire

    Se calculeaz analitic impedanele de intrare ale reelei Wien la 0:

    RWienintrare=3R

    RWieniesire=2

    3 R

  • 8/10/2019 Generator Sinusoidal

    12/24

    Universitatea Politehnica BucurestiFacultatea de Electronica, Telecomunicatii si Tehnologia Informatiei

    An universitar 2011-2012

    Astfel se va proiecta oscilatorul, astfel nct condiiile de mai sus s fie ndeplinite.Realizarea unei reele Wien a crei frecvente f 0 s poat fi reglat n cazul nostru pe aproapetrei decade (20Hz-27kHz) se va face prin introducerea , n locul rezistentelor din reea a unorrezistente variabile ntre Rmin i Rmax astfel nct

    f min>C Rm ax2

    1

    si f max