Circuitos Elctricos I

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V. Osciladores

• El oscilador
• Principios del oscilador realimentado
• Oscilador senoidal
• Principios del oscilador relajado
• El timer 555 como oscilador

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Módulo 5
1. El oscilador
Tipos de osciladores. Los osciladores convierten
la energía eléctrica de una fuente de poder en
formas de onda periódicas que se pueden emplear
en aplicaciones de control, tiempo o generación
de señales. Se clasifican de acuerdoa la técnica
empleada para generar la señal periódica.
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Módulo 5
Osciladores de realimentación. Estos osciladors
devuelven una fracción de la señal de salida a
la entrada sin una red de desplazamiento de
fase reforzando la salida. Una vez iniciada la
oscilación se mantiene una ganancia de lazo
unitaria. Consiste de un op-amp y una red de
realimentación positiva que produce el
desplazamiento defase y la atenuación.
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Módulo 5
Osciladores relajados. Estos osciladores hace uso
de un circuito para tiempo RC para generar una
forma de onda que por lo general es una onda
cuadrada o no senoidal. Típicamente usan un
Schmitt trigger u otro elemento que cambie
estados para cargar y descarga de manera
alternante un capacitor a través de un resistor.
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Módulo 5
2. Principios del oscilador realimentado
Realimentación positiva. Se caracteriza por la
condición en la cual una parte del voltaje de
salida regresa a la entrada.
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Módulo 5

• Condiciones para la oscilación.
• Se requieren dos condiciones para manener la
  oscilación
• Que el desplazamiento de fase producido por la
  realimentación sea 0 o 2p.
• Que la ganancia de lazo sea de menos unitaria.

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Módulo 5
Condiciones de inicio. Para que inicien las
oscilaciones, la ganancia de lazo debe ser mayor
a uno para que la amplitud de salida llegue al
nivel deseado. Depués debe decrecer a uno para
mantener la oscilación.
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Módulo 5
3. Oscilador senoidal
El oscilador Wien-Bridge. Su operación es la
siguiente A bajas frecuencias la red R2C2 es
dominante debido a la alta reactancia de C2.
Conforme se incrementa la frecuencia, XC2
decrece, permitiendo se incremente la salida. En
una cierta frecuencia, la red R1C1 es la
dominante, decrementando XC1 al igual que la
salida.
Frecuencia resonante
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Módulo 5
Circuito básico. Se usa una red lead-lag en la
entrada () del op-amp y un divisor de voltaje en
la entrada (-). Su ganancia en lazo cerrado es
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Módulo 5
Condiciones para la oscilación. La condición de
ganancia unitaria se logra cuando Acl 3. Esto
implica que R1 2R2.
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Módulo 5
Condiciones de inicio. Inicialmente Acl gt 3
hasta que la señal de salida alcanza el nivel
deseado para después decrecer a 3 y tener una
ganancia unitaria.
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Módulo 5
En el circuito mostrado cuando se aplica el
voltaje, los zener están abiertos estándo R1 y R3
en serie, obteniendo con R1 2R2 la
ganancia La red lead-lag permite solo
unaseñal con frecuencia fr, que se
vaamplificando. Cuando la Vout alcanza el
voltajede ruptura zener, éstos conducenanulando
R3. Decrece Acl a 3 yla ganancia de lazo se
vuelveunitaria, manteniéndose laoscilación.
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Determina la frecuencia de oscilación para el
circuito mostrado. Verifica que la oscilación
inicia y luego continua cuando la salida alcanza
5.4 V
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Módulo 5
El oscilador de desplazamiento de fase. Cada una
de las tres redes RC proporciona un
desplazamiento de fase de 90 aprox. La
oscilación ocurre cuando el dasplazamiento total
es 180. La inversión produce otros 180 para
tener 360 finales. La atenuación BR3/Rf es 1/29
aprox. Si R R1 R2 R3 y C C1 C2 C3
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Determina el valor Rf necesario para que el
circuito oscile. Determina la frecuencia de
oscilación.
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Módulo 5
El oscilador Twin-T. Uno de los filtros twin-T
tiene una respuesta LP y el otro HP. En paralelo
tiene una respuesta tipo notch con frecuencia
central fr. La realimentación positiva a través
del divisor de voltaje permite que el circuito
oscile.
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Módulo 5
4. Principios del oscilador relajado
Oscilador de onda triangular. La idea básica se
muestra a continuación
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Módulo 5
Circuito práctico de onda triangular. Hace uso de
un comparador para hacer la función de
intercambio. Se asume la salida del comparador en
Vmax, conectada en (-) del integrador,
produciendo una rampa positiva a su salida que al
alcanzar el punto de disparo superior, hace que
la salida del comparador sea Vmax, cambiando la
pendiente de la rampa
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Determina la frecuencia del circuito
mostrado. Qué valor debe tener R1 para tener una
oscilación de 20kHz?
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Módulo 5
Oscilador Controlado por voltaje (VCO). Un VCO es
un oscilador cuya frecuencia puede cambiar a
través de un voltaje dc variable. El circuito
mostrado es unoscilador diente de sierra. El PUT
es un transistor programable de unijunción
conánodo, cátodo y compuerta. Cuando el voltaje
del ánodoexcede al de la compuerta en0.7 V
aprox, el PUT se enciendey actúa como un
seguidor.
VF Voltaje de seguimiento del PUT
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Determina la amplitud y frecuencia a la salida
del circuito mostrado con VF 1V.
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Módulo 5
Oscilador de onda cuadrada. El circuito mostrado
es un oscilador de ralajación básico, pues basa
su operación en la carga y descarga del
capacitor. El voltaje del capacitor está en
(-). En () está una porción de lasalida.
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Módulo 5
5. El timer 555 como oscilador
Operación como multivibrador (astable). El 555
conectado como multivibrador produce pulsos a su
salida con frecuencia
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Módulo 5
R1 y R2 determinan el ciclo de trabajo (duty
cycle). Para ciclos de menos del 50
tenemos
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Determina la frecuencia y ciclo de trabajo a la
salida del circuito mostrado.
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Módulo 5
Operación como VCO. El 555 se configura igual que
un astable, pero se voltaje proporciona un
voltaje variable de control VCONT, el cual
infiere directamente en la frecuencia de salida
de manera proporcional inversa.