Preinforme Osciladores

Introducción:

Los osciladores son circuitos con los cuales se trabaja con CC (Corriente continua o corriente directa) para obtener como producto en la salida una onda senoidal o semejante a la onda de corriente alterna.

Hay diferentes tipos de osciladores, como por ejemplo los famosos multivibradores son circuitos osciladores, pero que presentan como resultado de la circuitería una onda de tipo cuadrada, mientras que la información que se presentara de los osciladores a realizar en dicho laboratorio muestran una onda tipo senoidal, hay diferentes tipos de osciladores y cada uno de ellos presenta un nombre de acuerdo a su circuitería, como por ejemplo algunos de los que se elaboraran a continuación, tenemos: los osciladores tipo RC (resistencia-capacitor) donde tenemos al oscilador de relajación y el corrimiento de fase, entre otros tipos tenemos a los osciladores tipo LC (bobina-capacitor) entre ellos están el oscilador Colpitts y el oscilador Hartley y también se tiene al oscilador por puente Wien; y existen muchos otros tipos de osciladores, pero solamente se trabajarán los antes mencionados menos los multivibradores.

Objetivos General:

Diseñar, estudiar, comparar y observar el comportamiento de los circuitos osciladores utilizando la base teórica dada durante las lecciones, donde se muestre la retroalimentación.

Objetivos específicos:

Diseñar los circuitos osciladores por medio de circuitos analógicos.

Medir valores como la frecuencia de cada oscilador u otras variables eléctricas.

Establecer similitudes y diferencias entre los circuitos.

Comprobar el fundamento teórico adquirido durante las lecciones.

Marco Teórico

Oscilador Colpitts

Este oscilador presenta ciertas características que le permite a la persona su identificación, es decir, sigue esta nomenclatura C, C, L (la cual significa que sin importar su localización en el circuito va a presentar Capacitor, Capacitor, Bobina (L)).

Este circuito, puede presentar distintas formas de elaboración, ya sea con un circuito integrado, un transistor JFET o con un transistor BJT (Circuito N°1).

Donde se observa que C1 y C2 (ambos de 0.68μF) están formando un divisor de tensión donde un extremo se dirige a tierra, obteniendo en ambos capacitores tensiones opuestas, donde la realimentación positiva se transmite a la base del transistor por el extremo inferior de C2 a través de la resistencia de 2.2kΩ y el capacitor de 1.2nF. Y la bobina de choque (L) es la encargada de evitar que la señal alterna pase a la fuente Vcc.

Por más que se diseño el circuito para su frecuencia de 250KHz, esto no fue posible por la carencia del componente necesario para su dada frecuencia.

Valores Teóricos

A continuación se mostraran los respectivos cálculos con los que se llegaron a los valores de componentes para obtener la frecuencia dicha por el profesor.

Cálculo de frecuencia

C_E=(C_1∙C_2)/(C_1+C_2 )

C_E=(0.68μF∙0.68μF)/(0.68μF+0.68μF)

C_E=340 x〖10〗^(-9)

f_o=1/(2π√(LC_E ))

f_o=1/(2π√(1μH∙340 x〖10〗^(-9) ))

f_o=272.95〖KH〗_z

Valores simulados

Grafico N°1

El grafico N°1 representa la onda obtenida al simular al circuito N°1, tanto en Electronic Workbench y en Multisim presentaron cierta similitud.

Frecuencia (según el osciloscopio del programa de electronics workbench)

Cantidad de cuadros: 1.9

Time/división: 2μs

T=cantidad de cuadros∙timedivision

T=1.9∙2μs

T=3.8μs

F=1/T

F=1/3.8μs

F=263〖KH〗_z

Frecuencímetro N°1

Según el frecuencímetro del programa Multisim, la frecuencia brindada por el circuito N°1, es aproximadamente de 260KHz, aunque lo especificado por el profesor en dicho laboratorio es de 250KHz.

Oscilador Hartley

Este oscilador al igual que el Colpitts, presenta una cierta característica que lo diferencia de los demás, que es su configuración L, L, C (Bobina, bobina, Capacitor).

El divisor de tensión formado por las bobinas L1 y L2, son las responsables de mantener la tensión de realimentación y por ende la oscilación.

A continuación se mostrará los respectivos cálculos de la frecuencia de este circuito Hartley (Circuito N°2), ya que en dicho cálculo se utilizan los valores de inductancia (bobinas) y capacitancia para determinar teóricamente el valor de frecuencia de este circuito.

Valores Teóricos

Se presentará los cálculos de la frecuencia del Circuito N°2, basándose solamente en los valores de inductancia y capacitancia del circuito.

Para obtener el valor M que requiere la fórmula para su posterior resolución, se basó en datos simulados, por ejemplo:

Según el osciloscopio, se tiene que:

Cantidad de cuadros: 1.45

Time/división: 0.01ms

f_o=68.97KHz

Donde f_o=1/(2π√(CL_E ))

Por despeje, se tiene que:

√(CL_E )=1/(2π∙f_o )

(√(CL_E ))^2=(1/(2π∙f_o ))^2

C∙L_E=1/(2π∙f_o )^2

L_E=1/(C(2π∙f_o )^2 )

L_E=1/(0.01μF∙(2π∙68.97KHz)^2 )

L_E=532.5μH

Para sacar M, se tiene que:

L_E=L_1+L_2+2M

M=(L_E-L_1-L_2)/2

M=(532.5μH-250uH-250μH)/2

M=16.25x〖10〗^(-6)

Para obtener la frecuencia por medio de valores teóricos se optó por la parte simulada.

Valores Simulados

Gráfico N°2

El grafico N°2 representa la onda obtenida al simular al circuito N°2, tanto en Electronic Workbench y en Multisim presentaron cierta similitud.

Frecuencia (según el osciloscopio del programa de electronics workbench)

Cantidad de cuadros: 1.45

Time/división: 0.01ms

T=cantidad de cuadros∙timedivision

T=1.45∙0.01ms

T=14.5μs

F=1/T

F=1/14.5μs

F=68.96〖KH〗_z

Frecuencímetro N°2

Según el frecuencímetro del programa Multisim, la frecuencia brindada por el circuito N°2, es aproximadamente a los 70KHz, y esta frecuencia fue lo más cercano que se obtuvo a lo dicho por el profesor cuya frecuencia era de 50KHz, debido a la carencia de algunos componentes no localizados en el mercado.

Oscilador Puente de Wien

Este es un oscilador que genera ondas senoidales sin necesidad

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