Osciladores

Telecomunicaciones. Radio. Radiodifusión. Frecuencias. Oscilador Armstrong. Collpitts. Harthley. Pierce de circuitos integrados

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Instituto universitario de tecnología

Juan pablo perez Alfonso

Colegio la epifanía

Osciladores

Osciladores

Maracaibo mayo del 2002

Introducción

En este trabajo de investigación se van a desarrollar varios componentes que para nosotros era desconocidos como lo son los, osciladores collpitts , arsmtrong, Harthley oscilador de cristal y otros osciladores que daremos a entender en el trabajo.

Desarrollo

El oscilador Armstrong.

Uno de los primeros sistemas utilizados por los transmisores de radiodifusión FM fue el sistema Armstrong, que se ven en los diagramas de bloques El sistema Armstrong utiliza un desfasador y un modulador equilibrado. La señal de RF del oscilador a cristal se aplica al desfasador y al modulador equilibrado. Lo único que ocurre en el desfasador es un desfase de 90° de la señal sin modular. Tanto la señal de AF moduladora como la señal de RF sin modular se aplican a la entrada del modulador equilibrado. En éste, la señal de RF está modulada en amplitud por la señal de AF, produciéndose las frecuencias de las bandas laterales superior e inferior. Sin embargo, recordemos que la acción de un modulador equilibrado es tal que la portadora de RF se suprime o se anula, dejando sólo la salida de la banda lateral a la salida. La energía de la banda lateral del modulador equilibrado se combina entonces con la frecuencia de la portadora de salida en el desfasador. El resultado es una señal de PM, cuya consecuencia será la FM si en primer lugar se integró la señal de audio. A continuación los circuitos procesan aún más esta señal de FM de banda estrecha produciendo la FM de banda ancha.

En el sistema Armstrong, la AM se utiliza para generar las bandas laterales. Seguidamente se elimina la portadora de la señal de AM, y una nueva portadora, desplazada 90° de la original, sustituye a la portadora original. Este proceso de sustitución de portadora, o reinserción de una nueva es sustitución de una antigua, se denomina reinserción de portadora. Como dijimos antes, es difícil obtener desviaciones de frecuencia muy amplias en sistemas de PM. Por ejemplo, es típica una desviación de frecuencia de 50 Hz por un MHz de señal. Una señal de 100 MHz con un factor de multiplicación de 100 presenta una desviación de 5 kHz. Esto es suficiente para una comunicación de voz FM con un ancho de banda de 10 kHz, pero no podría utilizarse para radiodifusión FM ya que requiere un ancho de banda de 200 kHz. Por tanto, la multiplicación por sí sola puede ser suficiente para comunicaciones móviles, pero una emisora de FM requiere una desviación máxima mayor con una frecuencia central menor; así pues, son necesarias la mezcla y la multiplicación. Sin embargo, se han creado sistemas para obtener una desviación de banda relativamente ancha con los sistemas PM Armstrong.

Osciladores

El Oscilador collpitts

La frecuencia de oscilación esta determinada por una red CLC (Capacitor Inductor Capacitor) que retroalimenta parte de la señal de salida produciendo de esta forma la oscilación requerida. La frecuencia de la señal está determinada por la siguiente ecuación:

Osciladores

Ceq es la capacitancia de la red (C1*C2)/(C1+C2). Si C1 es igual a C2 entonces Ceq es la mitad de C1

Descripción de funcionamiento

Es un transceptor de radio concebido para múltiples aplicaciones ej. : Telemetría, transmisión de datos punto a punto, punto multipunto, sistemas SCADA o toda aquella aplicación donde sea necesaria la comunicación entre distintos puntos por medio de un vinculo radioeléctrico.

De acuerdo a la necesidad puede trabajar en Full Duplex o Semi duplex ya que puede o no contar con Duplexor.

 

DESCRIPCION DE LAS PARTES

Transmisor radioeléctrico

La señal de audio ingresa en el módulo transmisor a un filtro pasa-alto, produciendo un pre-énfasis de 6 db por octava. Luego ingresa a un filtro de salpicadura(spliter) encargado de eliminar los componentes de modulación superiores a 4 Khz. Con el preset se ajusta el nivel de desviación, la señal se aplica al diodo varicap que modula en frecuencia al oscilador tipo Collpitts. La frecuencia de oscilación se multiplica por 3luego nuevamente por 3 y por 2, obteniéndose la frecuencia final de portadora. Se amplifica en dos etapas hasta obtener una potencia de 2,5 W. La salida del módulo excitador se aplica al módulo amplificador de potencia. La señal de RF se conduce al duplexor (si la aplicación lo demandara) a través de un filtro de armónicas, lográndose una potencia final a la salida del duplexor de 15 W.

Receptor radioeléctrico

La señal de RF proveniente del filtro duplexor o de la conmutación de antena, ingresa al circuito amplificador de RF a través de un doble circuito sintonizado, luego es amplificada por un transistor de efecto de campo de doble compuerta aislada. La señal pasa por un triple circuito sintonizado que conforman un circuito preselector de RF, filtrando la señal que proviene de la antena y atenuando las señales fuera de banda. La señal proveniente del amplificador de RF y el filtro es introducida al mezclador, simultáneamente se le inyecta por la otra compuerta la señal del oscilador local. Como resultado de la mezcla se obtiene una señal de FI la cual se pasa a través del filtro a cristal monolítico de cuatro polos al transistor amplificador de FI. La señal obtenida del amplificador ingresa al circuito integrado IC1 que contiene en su interior el amplificador de 10,7, el oscilador local de segunda conversión (10245),el amplificador de segunda conversión (455), el limitador, detector de cuadratura y el silenciador. La señal ingresa a un circuito de de énfasis de 6 db por octava obteniéndose una señal"imagenes\bullet5.gif" de audio apropiada.

Duplexor

El duplexor de antena permite conectar el TX y el RX a una misma antena. El duplexor está compuesto por dos filtros, transmisión y recepción, de tres secciones de resonancia en cascada cada una

La operación del oscilador Colpitts es casi idéntica a la del oscilador Hartley. En el arranque inicial, aparece ruido en el colector de Q, y suministra energía al circuito tanque, haciendo que empiece a oscilar. C1a Y C1b constituyen un divisor de voltaje en Ca. El voltaje que se deja caer a través de C1b se retroalimenta a la base de Q1 hasta Cc. Hay un cambio de fase de 180 grados de la base al colector de Q1, y un cambio de fase adicional de 180 grados a través de Cl. En consecuencia, el cambio total de fase es de 360 grados y la señal de retroalimentación es regenerativa. La relación de C1a a C1a + C1b determine la amplitud de la señal de retroalimentación.

Con la siguiente fórmula se obtiene una aproximación cercana a la frecuencia de oscilación del oscilador Colpitts:

Osciladores
 

en donde L = LI

C= C1a C1b

C1a + C1b

Oscilador a cristal de cuarzo

El cristal de cuarzo es utilizado como componente de control de la frecuencia de circuitos osciladores convirtiendo las vibraciones mecánicas en voltajes eléctricos a una frecuencia específica.
Esto ocurre debido al efecto "piezoeléctrico". La piezo-electricidad es electricidad creada por una presión mecánica. En un material piezoeléctrico, al aplicar una presión mecánica sobre un eje, dará como consecuencia la creación de una carga eléctrica a lo largo de un eje ubicado en un ángulo recto respecto al de la aplicación de la presión mecánica.
En algunos materiales, se encuentra que aplicando un campo eléctrico según un eje, produce una deformación mecánica según otro eje ubicado a un ángulo recto respecto al primero.
Por las propiedades mecánicas, eléctricas, y químicas, el cuarzo es el material más apropiado para fabricar dispositivos con frecuencia bien controlada.
La siguiente figura muestra la ubicación de elementos específicos dentro de una piedra de cuarzo

Osciladores

De los cortes que se pueden hacer, el corte "AT" es el más popular y es fabricado hasta frecuencias relativamente altas, mostrando una excelente estabilidad de frecuencia frente a las variaciones de la temperatura

Osciladores Harthley

Harthley La frecuencia de oscilación está determinada por una red tipo LCL que retroalimenta parte de la señal de salida produciendo retroalimentación regenerativa de tal forma que el circuito oscile a la frecuencia próxima a:

Osciladores

Osciladores

M es la inductancia mutua entre L1 y L2.

Oscilador de tubo de vacío cuyo circuito resonante se halla conectado entre grilla y ánodo. La bobina (inductor) del circuito resonante tiene una derivación al potencial del cátodo

Oscilador Pierce de circuitos integrados.

Este proporciona menos estabilidad de frecuencia, se puede implantar utilizando un diseño digital sencillo de IC y reduce sustancialmente el costo sobre los diseños discretos convencionales.

Oscilador de puente de Wien

 

 El oscilador de puente de Wien es un desplazador de fase RC que utiliza retroalimentación positiva y negativa. Es un circuito oscilador relativamente estable y de baja frecuencia que se sintoniza fácilmente y que se suele utilizar en los generadores de señales para producir frecuencias entre 5Hz y 1MHz.

Oscilador de voltaje controlado

 Un oscilador de voltaje controlado (VCO) es un oscilador (más específicamente, un multivibrador operando libremente) con una frecuencia de oscilación estable que depende de un voltaje de polarización externo. La salida de un VCO es una frecuencia y su entrada es una señal polarizada o de control que puede ser un voltaje que cambia lentamente, la frecuencia de salida cambia o se desvía proporcionalmente.La frecuencia natural o de operación sin limitaciones del VCO (f,) es inversamente proporcional a la capacidad de un capacitor de tiempo (C,) conectado entre los pins 13 y 14. El VCO produce una señal de Salida con una amplitud aproximada de 2.5 Vp-p en el pin 15 con un nivel de salida de cd de aproximadamente 2 V. El VCO puede barrer sobre un rango amplio de frecuencias de Salida aplicando un voltaje de barrido

anal6gico (V.) al pin 12 como se muestra en siguiente figura. También se muestran las características típicas de barrido. El rango de frecuencias del XR-215 puede extenderse conectando un resistor externo entre los pins 9 y 10. La frecuencia de Salida del VCO es proporcional a la suma de las Corrientes

oscilador de línea

Válvula cuya frecuencia está estabilizada por una línea coaxial resonante de baja pérdida, o bien por una escala resistencia-condensador que proporciona el retardo necesario (cambio de fase) en un bucle de realimentación.

oscilador de relajación

Oscilador habitualmente eléctrico, que genera oscilaciones de relajación, caracterizado por la formación de ondas triangulares o rectangulares y la particularidad de poder ser puesto en sincronía por una fuente independiente de impulsos de la misma frecuencia, aproximadamente

oscilador IC

Oscilador basado en un circuito resonante ic. (inductancia-capacidad).

oscilador local

Oscilador cuya frecuencia, combinada con la señal entrante, produce otras frecuencias por acción heterodina. En los receptores superheterodinos, la señal entrante es la portadora modulada de la que se recibió.

oscilador RC

Oscilador  cuya frecuencia se halla determinada por elementos de resistencia y capacidad.

oscilador Yig

Oscilador de microondas que emplea un filtro yig (ytrium-iron-garnet), dispuesto en un campo magnético, lo que permite una sintonía sobre una amplia gama de frecuencias.