Osciladores
Sabemos
hacer hasta ahora, teniendo cuenta que la resistencia, es como si
fuera una salida, podemos manipular las frecuencias.
Me
puedo cargar unas, puedo dejar pasar otras, quedarme con una sola
prácticamente.
Hay
que inyectar una señal o varias y el circuito con las frecuencias.
Vamos
a estudiar como generan las frecuencias.
La
práctica totalidad de los circuitos de telecomunicaciones tienen que
generar sus propias frecuencias, una o más.
La
necesidad es ser capaz de generar señales de cualquier frecuencia,
esto ocurre en la casi totalidad de los equipos de
telecomunicaciones. Vamos a aprender cómo se hace mediante un
oscilador.
Un
oscilador es un circuito capaz de generar una alterna (AC), de una
cierta frecuencia (f) a partir de una continua (DC), una fuente de
alimentación.
Los
osciladores más importantes son los senoidales, ya que a partir de
la senoidal se puede generar el resto.
El
generador para hacer frecuencias tiene una característica especial,
es un oscilador variable, súper oscilador, ese aparato tiene entrada
de alterna solo, muy flexible. No hay osciladores que se alimentan de
alterna.
Todos
los osciladores usan el principio de la Realimentación.
Son
circuitos, realimentados.
Concepto
fundamental en electrónica.
Un
circuito normal, en electrónica muchas veces, se coge una parte de
la señal de salida y se modificar y se vuelve a reinyectar en la
entrada.
Cómo
se inicia un oscilador
hay
dos posibilidades de arranque.
Cuando
se le da una alimentación a un circuito, equivale a z, este impulso
es el que aprovecha el oscilador para arrancar.
Los
osciladores aprovechan la alimentación, el momento en el que se
alimenta para arrancar la oscilación.
Osciladores
que no están bien diseñados y necesitan más de un impulso.
Los
osciladores aprovechan la alimentación, la Q es importante en este
tipo, cuanto más alta mejor.
En
la salida del circuito aparece la frecuencia que el amplificador
aprovecha regenerar el proceso.
La
oscilación puede ser pequeña.
La
osciladores cuando está arrancando no se el cumple de Barkhausen,
Aβ>1,
tienen ganancia positiva.
Una
vez que se alcanza la señal adecuada se cumple el criterio de
Barkhausen, /Aβ/= 1,
quedando estabilizada.
El
proceso de arranque, aprovechan el ruido del impulso.
En
los primeros momentos, no se cumple el criterio de Barkhausen, hasta
que la señal es la adecuada y el oscilador queda estabilizado a
dicha señal, de forma automática.
La
amplitud es irrelevante.
Con
el tiempo los componentes de los osciladores se deterioran, por lo
que van a determinar al oscilador.
La
exactitud de la frecuencia lo es todo.
Realimentación
positiva es laque se une a la entrada Aβ>1
si
Aβ<1
es negativo.
La
red de realimentación es la que deterioran la frecuencia a la que se
va a oscilar, la que habíamos llamado β
es un circuito resonante.
En
principio podría haber muchas frecuencias, siendo el circuito
resonante el que lo marca.
La
forma en que se produce el arranque si no tenemos la señal de
entrada, lo normal es que ocurra cuando hay un pulso, que es el que
aprovecha el circuito para que se produzca la oscilación.
En
las fases iniciales presenta una realización mayor que 1, hasta que
se estabiliza 1.
tipos
de osciladores.
Existen
varios.
Solo
vamos a ver los senoidales, más complicados de crear, existen los de
cuadrada, son bastante fáciles de generar, así como los
triangulares.
1.
colpitts
es
un oscilador que se distingue por un amplificador.
La
característica que tiene es que el circuito resonante, tanque,
paralelo en principio, divide el condensador en 2, básicamente para
tener un camino para la retroalimentación.
Afortunadamente
el oscilador, hay que distinguirlo y darle forma, la fórmula es la
misma que la frecuencia de resonancia.
Cequivalente=
(C1
x C2)/
(C1+C2)
se
puede tener un Colpitts de la siguiente manera, capacidad equivalente
es siempre menor que C1
y C2.
Los
valores del condensador suelen ser iguales, aunque esto no es que
tenga que ser así.
Lo
único reseñable es que normalmente se usa un transformador de
frecuencia para sacar la señal.
La
entrada del amplificador va a ser la mitad que su salida, por lo que
teniendo una amplificación de 2 es suficiente.
2.
Hartley.
Opción
opuesta al Coolpits, aquí se separa la bobina.
Las
bobinas suelen ser iguales aunque no tiene porque ser así.
Lo
que tengo separado es la inducción, la bobina, tenemos una pequeña
salvedad. La bobina está en serie, puede ser cierto que
Lequivalente=
L1
+ L2
, aunque no lo es
en general, por lo que habrá que incluir un tercer término llamado
Lmutua
Lequivalente=
L1
+ L2
+ 2Lm
la
bobina lo que es un conductor organizado de tal forma que el campo
magnético en su interior sea
máximo.
Si
quiero maximizar el campo magnético le doy
vueltas al conductor siendo máximo en el interior.
Cuando
hay bobinas muy próximas los campos magnéticos de ambos se
convierten en imanes. Las bobinas están tan próximas que comparten
núcleo, de ven afectadas el caso más extremo es el transformador.
Si
están cerca o están enrolladas las dos, la influencia entre ambos
casos es variable, siendo la última más poderosa.
Lm
= K (L1 L2)1/2
donde K depende del material del núcleo.
K=0
si no existe acoplamiento.
K=0,1
el núcleo es de plástico o papel.
K=
0,3 si las bobinas están enrolladas una encima de otra.
K
= 1 cuando el núcleo es un material ferromagnético.
3.
Pierce
solo
existe como cristal, no
existe bobina y condensador.
Choke Radio Frecuency, es como
si tuviésemos una resistencia.
Bastante
común en los dispositivos de radio.
Doble
misión.
Permitir
el paso de la continua, ya que una bobina deja pasar la continua,
dejándonos que pase la frecuencia. Por otro lado, que no pase la
alterna, concretamente la radio frecuencia.
Se
escoge de tal manera que, por ejemplo, imaginamos que el oscilador
vaya a 1 Mhz, esta bobina se escoge para que tenga 30 o 40 k, lo que
es relativamente fácil.
La
continua pasa sin problemas, no obstante, la alterna no se marcha
hacia la fuente de alimentación.
Realimenta
la salida a la entrada.
A
la frecuencia de resonancia serie, es como si fuera un cortocircuito,
esto oscilara a la frecuencia serie del cristal.
El
condensador que lo acompaña no hay que tenerlo en cuenta, su misión
es evitar que la continua atraviese el cristal. Está sustituyendo a
un cortocircuito cuando entra en resonancia. La función de
resonancia depende del cristal.
Colpitts
con cristales.
Sustituyo
la bobina por un cristal. Aquí no se trabaja en serie, el cristal
trabaja en forma de bobina. La diferencia en frecuencia es casi nada,
pero la diferencia de trabajo es distinta, es la opuesta. Entre la
frecuencia serie y la paralela.
A
la frecuencia paralelo, que los dos condensadores provean el camino
para la retroalimentación.
Los
cristales, en verdad, siguiesen representando la impedancia, resulta
que tienen como mínimo dos lugares donde se vuelve a producir lo
mismo, es como si apareciesen armónicos de impedancia.
El
cristal tiene una forma geométrica, tiene una forma de vibrar
principal, que viene dada, debido a su geometría, se vuelve a
repetir en 3fr, aunque con menos intensidad.
En
algunos casos , se usan los 3 fr y los 5fr, hacen trabajar en
armónico, sólo se pueden hacer en estos factores. Lo que se hace
es, se utiliza un Pierce y luego se añade un circuito resonante
(tanque) a la frecuencia 3 y 5, el circuito tanque lo que hace es
realzar la 3fr y la 5fr, no bastando el cristal por lo que usamos el
circuito tanque.
Amplificadores.
Dispositivo
electrónico que suele ser un cuadripolo, dos de ellos suelen ser
masa, el común.
La
característica de una amplificada es Vo=ΔVi
también llamada Ganancia.
Existen
amplificadores de corriente Io=
Δii,
de hecho todos los amplificadores amplifican potencia.
Vo=ΔVi
entonces la
amplificación es una función lineal.
Cristales
de Cuarzo.
Cuando
hablamos de los relojes de cuarzo, en verdad están basados en un
oscilador controlado por un cristal de cuarzo.
El
cuarzo tiene unos excelentes propiedades para controlar osciladores,
permite la construcción de osciladores, por su exactitud, precisión,
carecen de deriva.
Un
trozo de cristal de cuarzo, como una rebanada minúscula de un
cristal de cuarzo. Dependiendo del corte poseerá unas propiedades u
otras.
Piezoelectricidad.
Relación
que existe entre la vibración mecánica y la elasticidad.
Se
le aplica una tensión no continua, responde con una vibración
mecánica, pudiendo obtener una tensión.
Se
coge el trozo de cuarzo, al que se le añade unos electrodos, una
plancha de metal solidaria con el mismo cristal, de tal forma que
puedo aplicarle una tensión.
La
vibración mecánica, con lo que responde el cristal, tiene un
equivalente eléctrico, es decir, si al cristal, pto de vista
eléctrico, le aplico una tensión o a través de una resistencia le
aplico una tensión.
El
cristal tiene un determinado comportamiento eléctrico y este es el
que nos va a interesar.
El
comportamiento del cristal sería como un circuito resonante serie.
Al
cristal hay que ponerle
un electrodo, esto son dos placas, convirtiendo al cristal en un
dieléctrico.
Una
Q muy grande, de miles en algunos casos. Capacidad de quedarme una
frecuencia, cuanta más alta, ese circuito se encuentra bien en una
frecuencia concreta.
El
cristal de cuarzo lleva unos electrodos, el efecto de esto es una
resonancia en la que tiene una impedancia máxima, fp
y a partir de aquí baja.
