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