Republica bolivariana de Venezuela Instituto universitario de tecnología Juan pablo perez Alfonso

Republica bolivariana de Venezuela
Instituto universitario de tecnología
Juan pablo perez Alfonso
Colegio la epifanía
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
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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.
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:
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
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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:
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
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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
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:
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
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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.
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