Upload
palaghiu-marian
View
203
Download
6
Embed Size (px)
Citation preview
GR. SC. ,,VICTOR MIHAILESCU CRAIU’’
-BELCESTI-
Proiect pentru examenul de certificare a competentelor profesionale in
invatamantul liceal.
FILIERA : Tehnologica.PROFIL : Tehnic.
CALIFICARE : Tehnician operator tehnica de calcul.
NUME ELEV: Paulet Elena Cristina.
PROFESOR INDRUMATOR : Samson Liliana – Mona.
Oscilatoare RC
2008
Oscilatoare RC
Oscilatoare RC
Una din functiile importante ale tuburilor electronice si ale tranzistoarelor este amplificarea semnalelor. Un amplificator poate fi privit ca un sistem care transforma energia de curent continuu primita de la bateria de alimentare intr-o energie de curent alternativ, in conformitate cu semnalul de comanda aplicat la intrare. Pentru functionatea amplificatorului este deci esentiala existenta semnalului de intrare, independent de procesele de amplificator. Oscilatorul este un sistem care efectueaza o functie similara amplificatorului – transformarea energiei de curent continuu a sursei de alimentare intr-o energie de curent alternativ – dar fara a fi necesara existenta unui semnal de comanda aplicat din afara. Oscilatorul are deci o functionare independenta. Semnalul generat de el are caracteristicile (amplitudine, frecventa, forma) determinate exclusiv de parametrii circuitelor care il compun. Intr-un cuvant oscilatorul genereaza semnale, pe cand amplificatorul le amplifica. Exista mai multe tipuri de oscilatoare cu tuburi sau cu tranzistoare. Ele se pot clasifica dupa gama de frecvente la care se lucreaza, dupa elementele de circuit folosite, dupa puterea lor, dupa forma semnalelor pe care le genereaza etc. Oscilatoarele au particularitati de functionare care le deosebesc mult intre ele; au insa un principiu comun care sta la baza modului lor de lucru, si anume existenta unei reactii pozitive. Oscilatoarele pot fi privite ca o amplificatoare cu reactie pozitiva, in care semnalul de intrare reprezinta o fractiune din semnalul de iesire intors printr-un circuit de reactie. La unele tipuri de oscilatoare structura lor de amplificator cu reactie pozitiva este mai evidenta, dar la altele este mai greu de pus in evidenta acest lucru. Din aceasta cauza, functionarea unor oscilatoare se poate explica mai usor prin alte cai, de exemplu apeland la notiunea de rezistenta negativa. Oscilatoarele ce produc oscilatii de putere madie si mare sunt utilizate foarte frecvent in electronica industriala pentru alimentarea instalatiilor de incalzire prin inductie a metalelor si materialelor dielectrice, cat si pentru alimentarea microscoapelor electronice, aparatelor cu ultrasunete si generatoarelor cuantice. Oscilatoarele de inalta tensiune utilizeaza in general tuburi electronice de putere. Oscilatoarele de putere si tensiune mica sunt frecvent utilizate in aparatele de masura, in dispozitive automate (automatizari) si in calculatoare. Oscilatoarele sunt construite atat cu tuburi electronice, cat si cu dispozitive semiconductoare.
1.1.Clasificarea oscilatoarelor
Clasificare ►După principiul de funcţionare :-oscilatoare cu reacţie pozitivă ;-oscilatoare cu rezistenţă negativă ; ►Dupa domeniul de frecvenţă :-oscilatoare cu audio frecvenţă (de la 10Hz la 100KHz) ;-oscilatoare de radio frecvenţă (de la 100KHz la 1GHz) ;-oscilatoare cu microunde (peste 1GHz) ;►Dupa natura reţelei de reacţie selectivă :-oscilatoare RC (audio frecvenţă) ;-oscilatoare LC (radio frecvenţă şi microunde).►După tipul reţelei utilizate oscilatoarele RC pot fi clasificate în următoarele grupe :-oscilatoare cu reţea Wien ;-oscilatoare cu reţea de defazare de +/‑180 grd ;-oscilatoare cu reţea dublu T ;-alte tipuri.
Oscilatoare RC
● oscilatoare cu retea de defazare (implementare cu
AO in structura inversoare)
● oscilatoare cu retea de faza minima (implementare cu AO in structura neinversoare)
Oscilatoare RC
B, A
B0, 0A
Schema unui oscilator cu AO şi reţea Wien este prezentată in figura din dreapta :
Calculăm amplificările (amplificator neinversor)
Înlocuind S=ωj, condiţia devine succesiv:
Egaland cu zero partea reala si imaginara rezultă conditiilede faza si de amplitudine: În condiţiile în care
În practică . Dacă atunci oscilaţia va fi din ce în ce mai mare până când se va satura amplificatorul, forma de semnal devenind dreptunghiulară.
Condiţia de amorsare a oscilaţiei este βA>1. Apare evidentă menţinerea constantă a
amplificării :
Oscilatoare RC
4
31R
RA
22
11
22
1//
1
1//
SCR
SCR
SCR
1A
1
1
11
22
2
11
22
2
4
43
SCR
R
SCR
SCR
R
R
RR
)1( 2221111122241243 SCRCRSCRSCRSCRRSCRRR
jCRCRjCRCRRjCRR )()(1 1222
2211132
2
1
1
2
4
3
2211
2 1
R
R
C
C
R
R
CRCR
43 22
11
RRRC
fRC
CCC
RRR
21
21
43 2RR 43 2RR
314
3 R
RA
Circuitul se calculează prin echivalări Thevenin succesive.Dupa prima echivalare se obtine circuitul
Dupa prima echivalare Thevenin
Aplicand teorema lui Millman in nodul A, rezulta :
Din aceasta relatie rezulta conditia de faza si de amplitudine (de calculat).
Oscilatoare RC
RSC
RSCu
SCR
RuEe
11 001
RSC
R
SCR
SCR
Re
11
1
1
1 0 1e
RE U
RSC
1
1
1e
RSC
RR
SC
1
12 1e
ee
RSC
R
REE
1
1
2 1
1
e
e
e
RSC
R
SCRR
R
SCRR
SCR
E
R
u
U
er
e
e
r
/1
11
1
0
2
2
20
Oscilatoare RC
Deducerea condiţiilor de oscilaţie : 21
10 RR
RuU
Pentru calculul lui U+ se echivalează cu Thevenin generatorul de la ieşirea AO.
nSCR
nSCR
Re 1
1
1
n
R
SC
n
R
SCRe 1
1
2
nSCR
nSCuEe 1
1
01
SCn
Rn
R
uEe 102
şi
şi
Potenţialul U+ se calculează cu ajutorul teoremei lui Millman
SCRRR
SCR
E
RR
E
U
ee
e
e
e
e
/1
11/1
21
2
2
1
1
Identificând partea reală şi imaginară din identitatea UU
se deduc condiţiile de oscilaţie.
Oscilatoare RC
1.4.2. Oscilator cu reţea trece-bandă
Se echivaleaza Thevenin generatorul de la iesirea AO.1 0
1
1esCE U
RSC
1
1
1e
RSC
RR
SC
In aceste conditii expresia tensiunii de iesire are expresia: '
0 '1
1
1
eREnRU
RR RsC RCs
Se echivaleaza Thevenin generatorul de la iesirea AO.
In aceste conditii expresia tensiunii de iesire are expresia:
Oscilatoare RC
11
111
1
n RRCsR
RsC RCs
Identificand componenta reala si cea imaginar se obtin conditiile de faza si de amplitudine 1
, n=2RC
1.4.3. Oscilator cu reţea trece-tot
Vom calcula separat amplificarile celor doua AO. Rezulta:' '
01 ' '
11
11 1
nR nR nsCA nR R RCsR
sC
' '
02 ' '
11
1 1
n RCsnR nR RA n
R R RCsRsC
Conditia Barkhausen este data de relatia: ceea 01 02 1A A
ce conduce la relatia:
2
2
11
1
n RCsn
RCs
rezutand conditiile
1 , n=1
RC
Conditia ca circuitul sa se comporte ca un oscilator se reduce la relatiaConditia ca circuitul sa se comporte ca un oscilator se reduce la relatia ::
Identificand componenta reala si cea imaginar se obtin conditiile de faza si de amplitudine
Principiu : Schema bloc a unui amplificator cu reacţie pozitivă este prezentată în figura
urmatoare :
Principiu : Schema bloc a unui amplificator cu reacţie pozitivă este prezentată în figura
urmatoare :
Oscilatoare RC
A
A
A
u
uA
ir
1
0
A
A
u
uA
ir
1
0
Unde Unde şi sunt funcţiile de transfer complexe ale amplificatorului, respectiv cuadripolului sunt funcţiile de transfer complexe ale amplificatorului, respectiv cuadripolului
de reacţiede reacţie
Dacă este îndeplinită condiţia de oscilaţie a lui Barkhausen adică Dacă este îndeplinită condiţia de oscilaţie a lui Barkhausen adică 01 A 01 A atunci rArA
tinde către infinit, ceea ce înseamnă că poate exista semnal de ieşire chiar şi în absenţa semnalului de intrare tinde către infinit, ceea ce înseamnă că poate exista semnal de ieşire chiar şi în absenţa semnalului de intrare 0iu
Mărimile complexe si se pot scrie: Mărimile complexe si se pot scrie: A 1)(
BA
B
A
j
j
j
Aee
AeA
1)(
BA
B
A
j
j
j
Aee
AeA
ceea ce conduce la : ceea ce conduce la :
k
A
BA 2
1 k=0,1,2,..... k=0,1,2,..... (condiţia de amplificare, respectiv de
frecvenţă)(condiţia de amplificare, respectiv de
frecvenţă)
Oscilatoare RC
Oscilatoare RC
Oscilatoare RC
Oscilatoare RC
Oscilatoare RC
Oscilatoare RC
Oscilatoare RC
Oscilatoare RC
Oscilatoare RC
Oscilatoare RC
Oscilatoare RC
Oscilatoare RC