Proiectarea unui Oscilator

1.Tema proiectului

Sa se priecteze un oscilator (generator de semnal) sinusoidal cu punte Wien si limitare de amplitudine cu diode.Oscilatorul trebuie sa aiba urmatoarele caracteristici:

Frecventa de iesire:f0=1KHz

Tensiunea la iesire:uem=4V

Rezistenta de sarcina:Rs1=8K (potentiometru) si Rs2=16K

Tipul cuplajului sa fie capacitiv

Cuvinte cheie : frecventa de oscilatie , cuplaj capacitiv , generator RC , punte Wien .

2. Introducere

Generatoarele de tensiune sinusoidala , denumite si oscilatoare sinusoidale , se utilizeaza frecvent in aparatura electronica de masura , in radiocomunicatii , in telefonie si in electronica industriala.Aceste generatoare se obtin prin aplicarea unei reactii potrivite la amplificatoare.Amplificarea cu reactie este in general:

A=A/1-²A (2.1)

unde A reprezinta amplificarea fara reactie , iar ² factorul de reactie(raportul dintre marimea de reactie si marimea de la iesirea amplificatorului).Daca 1-²A=0 , amplificarea A devine infinita.In aceasta situatie , un semnal foarte mic existent la intrarea amplificatorului (zgomot produs de rezistente sau tranzistoare) face sa apara la iesire un semnal puternic , eventual cu amplitudinea limitata.Relatia 1-²A=0 sau ²A=1 reprezinta conditia de oscilatie. Deoarece marimile ² si A sunt in general complexe , conditia de oscilatie se mai poate scrie:|²| |A| e(jƲ+ÆA)=1.Produsul fiind o marime reala , rezulta de aici doua conditii de oscilatie separate:

Ʋ+ÆA=0 sau 360º , (2.2)

numita conditie de faza si

|²| |A| =1 sau 1/|²|=|A|, (2.3)

numita conditie de amplitudine(sau de amplificare).

Prima conditie indica un defazaj total in bucla deschisa egal cu 0 sau 360º.Cand circuitul de reactie nu introduce defazaj , aceasta conditie impune folosirea unei intrari neinversoare a amplificatorului.De aceea se vorbeste despre o reactie pozitiva la generatoare.

Conditia a doua impune o amplificare in bucla deschisa unitara sau o amplificare egala cu atenuarea circuitului de reactie.In general , pentru ca amplificatorul sa prezinte o marime |A| stabile el are prevazuta si o reactie negativa.

Pentru ca oscilatiile sa fie sinusoidale trebuie ca cel putin una din cele doua conditii de oscilatie sa fie indeplinita la o singura frecventa(la cea dorita).De obicei,

aceasta sarcina revine circuitului de reactie , dar exista si oscilatoare la care selectivitatea in frecventa este asigurata de catre circuitul de reactie negative al amplificatorului.

Prin ajustarea fina a amplificarii se poate ajusta amplitudinea tensiunii de iesire sinusoidala la valoarea necesara.De obicei , aceasta este mult mai mica decat excursia maxima de tensiune in regim dynamic a etajului de iesire al amplificatorului pentru reducerea distorsiunilor neliniare ale tensiunii aproximativ sinusoidale de iesire.

Cand se impune o amplitudine stabile si distorsiuni neliniare reduse se utilizeaza in circuitul de reactie negative al amplificatorului unul sau doua dispozitive de limitare sau reglare a amplitudinii.In ultimul caz , dispozitivul de este comandat printr-o tensiune continua proportionala cu amplitudinea tensiunii de iesire , realizandu-se o reglare automata.Limitarea sau reglarea amplitudinii va provoca in general cresterea distorsiunilor neliniare fata de cazul cand se realizeaza aceeasi amplitudine fara interventie.

Ca amplificatoare pentru oscilatoarele sinusoidale se utilizeaza in present , in special , amplificatoare integrate (operationale) care indeplinesc o serie de conditii:

- au intrare neinversoare permitand realizarea reatiei pozitive(produce oscilatia)

- au intrare inversoare permitand realizarea reactiei negative si a unei amplificari stabile

- rezistenta de intrare foarte mare la intrarea neinversoare unde se conecteaza de obicei circuitul selectiv(ce impune frecventa de oscilatie si care pretinde in numeroase cazuri rezistenta mare de intrare)

- anda de frecventa larga care poate acoperi in cele mai multe cazuri gama de frecventa a generatorului

- posibilitatea de a lucra pe o rezistenta de sarcina de valoare redusa(cativa K)

- rezistenta de iesire redusa

- lipsa componentei continue de tensiune la iesire

- stabilitate termica buna.

In functie de componenta circuitului de reactie ce impune frecventa de oscilatie se deosebesc generatoare de tip RC sau tip LC.Generatoarele de tip RC cu amplificatoare integrate pot asigura mai usor frecvente joase (n* 10 Hz&100Hz) si modificarea continua a frecventei intr-o gama larga , in timp ce generatoarele LC cu amplificatoare integrate pot asigura mai usor frecvente inalte (10KHz&n*100KHz) si modificarea continua a acestora intr-o gama relative stransa plasata peste 100KHz.

Dintre generatoarele de tip RC se utilizeaza mai ales cele cu circuit Wien(fig.1.a) care permite realizarea unei reactii positive selective astfel avand factorul de reactie