Generalitati. Oscilatoare cu reactie. Oscilatoare RC

1. Generalitati

Definitie: Oscilatoarele sunt generatoare de oscilatii electrice intretinute, cu frecventa proprie (functioneaza fara semnal de intrare).

a. Parametrii oscilatoarelor

Forma semnalului generat

Domeniul de frecventa in care lucreaza

Stabilitatea frecventei de oscilatie

Amplitudinea semnalului de iesire

Stabilitatea amplitudinii semnalului de iesire

Coeficientul de distorsiuni neliniare impus

b. Clasificarea oscilatoarelor

2. Oscilatoare sinusoidale cu reactie

Definitie: Oscilatoarele cu reactie sunt amplificatoare cu reactie pozitiva care genereaza un semnal sinusoidal de forma u = U_max sin ωt .

Valoarea frecventei de oscilatie se obtine cu ajutorul unui circuit acordat LC sau cu o retea selectiva RC

a. Schema de principiu

Fig. 4.1 Oscilator cu reactie - schema de principiu

Relatii specifice

Valoarea amplificarii cu reactie este

A_r - amplificarea circuitului cu reactie

β- factor de reactie sau de transfer

A - amplificarea circuitului fara reactie

Conditia de oscilatie sau de reactie pozitiva

A = 0 sau β A = 1 - Relatia lui Barkhausen

Amplificarea cu reactie A_r = ∞ si amplificatorul devine oscilator

Relatia lui Barkhausen este echivalenta cu doua conditii : conditia de amplitudine si conditia de faza ce rezulta din forma de exprimare in complex a amplificarii si a factorului de transfer.

A b = 1 Conditia de amplitudine

j_A j_b = 0, 2 p p Conditia de faza

φ_A - defazajul produs de amplificator ; φ_β - defazajul produs de circuitul de reactie

3. Oscilatoare RC

Definitie: Oscilatoarele RC sunt amplificatoare cu reactie pozitiva selectiva avand cuadripolul de reactie format din rezistente R si condensatoare C .

a. Clasificare

b. Conditia de oscilatie

Pentru orice oscilator aspectele cele mai importante sunt :

Conditia de oscilatie - relatia intre parametrii circuitului pentru amorsarea oscilatiilor

Valoarea frecventei de oscilatie

Frecventa de oscilatie - este frecventa la care datorita reactiei pozitive , amplificarea circuitului devine infinita.

Frecventa de oscilatie se determina din conditia de faza , j_A j_b = 0, 2p p care este satisfacuta pentru o singura frecventa, care este frecventa de oscilatie

Defazajele produse de elementele de circuit depind de frecventa.

3.1 Oscilatoare RC cu un tranzistor

Defazajul produs de amplificator este φ_A = 180⁰

Reteaua de defazare ar trebui sa produca un defazaj φ_β = 180⁰ pentru a indeplini conditia de faza.

Un condensator ideal produce un defazaj de 90⁰ intre curentul si tensiunea la bornele sale, iar unul real mai putin de 90⁰ .

Deoarece rezistoarele si condensatoarele sunt elemente reale, numarul minim de celule RC identice este 3.

a. Oscilatorul RC cu retea de defazare trece - sus

Frecventa de oscilatie este ω ≈ 1 / √6 RC

Rolul elementelor de circuit este :

- R₁, R₂ au rolul de polarizare a bazei tranzistorului cu tensiune constanta

- R_C limiteaza curentul din colector

- R_E stabilizeaza termic PSF

- C_E capacitate de decuplare a rezistentei de emitor in c.a.

Fig. 4.2 a. Oscilator RC cu retea de

defazare trece - sus

- R si C elementele retelei de defazare

- R' asigura conectarea retelei de defazare cu intrarea amplificatorului

b. Oscilatorul RC cu retea de defazare trece - jos

Frecventa de oscilatie este ω ≈ √6 / RC

Fig. 4.3 Oscilatorul RC cu retea de defazare trece - jos

3.2 Oscilatoare RC cu doua tranzistoare

Este un oscilator cu punte Wien

Defazajul produs de amplificatorul cu doua tranzistoare este φ_A = p

Cuadripolul de reactie trebuie sa introduca un defazaj φ_β = 0 ; 2 p pentru a se respecta conditia de faza φ_A   + p p

Puntea Wien este formata din doua circuite RC, serie si celalalt paralel

Frecventa de oscilatie este ω = 1 / RC

Fig 4.4 Oscilator RC cu punte Wien

Fig. 4.5 Oscilator RC cu punte Wien-schema simplificata

Activitatea de invatare 4.1.1

Competente

Identifica componente electronice

Analizeaza montaje cu componente electronice analogice

Obiective:

La sfarsitul acestei activitati vei fi capabil:

- sa definesti oscilatoarele

- sa precizezi parametrii oscilatoarelor

- sa clasifici oscilatoarele

Obiectivul: Aceasta activitate va va ajuta sa aprofundati si sa sintetizati informatiile referitoare la oscilatoare

Enunt : Folosind surse diferite ( internet, manual, reviste de specialitate, fisa de documentare 4.1, etc.) obtineti informatii despre oscilatoare si organizati-le dupa modelul urmator:

Activitatea de invatare 4.1.2

Competente

Identifica componente electronice

Analizeaza montaje cu componente electronice analogice

Obiective:

La sfarsitul acestei activitati vei fi capabil:

sa identificie notatiile marimilor fizice specifice oscilatoarelor

sa precizezi marimile fizice specifice oscilatoarelor

Obiectivul: Dupa aceasta activitate veti fi capabili sa corelati notatiile marimilor fizice care caracterizeaza oscilatoarele si semnificatia acestora.

Enunt

Realizati asocierile corecte dintre notatiile din coloana A si semnificatiile acestora din coloana B.

Activitatea de invatare 4.1.3

Competente

Identifica componente electronice

Analizeaza montaje cu componente electronice analogice

Obiective:

La sfarsitul acestei activitati vei fi capabil:

- sa identifici componentele electronice dupa simbol

- sa analizezi functionarea montajelor cu componente analogice

Obiectivul: Aceasta activitate va va ajuta sa analizati montaje cu componente analogice

Enunt

In figura 4.1.1 se reprezinta un oscilator RC cu retea de defazare trece-sus

Pornind de la figura 4.1.1, executati schema de mai jos folosind componentele electronice din figura 4.1.2

Figura 4.1.2 Componente electronice

Activitatea de invatare 4.1.4

Competente

Identifica componente electronice

Analizeaza montaje cu componente electronice analogice

Obiective:

La sfarsitul acestei activitati vei fi capabil:

- sa precizezi conditia de oscilatie a unui circuit

- sa precizezi conditia de reactie pozitiva

Obiectivul: Dupa aceasta activitate veti fi capabili sa identificati conditia de oscilatie sau de reactie pozitiva.

Enunt : Cercetati si aplicati!

Fiecare grupa trebuie sa se documenteze despre definitie si conditia de oscilatie , folosind materialul din fisa de documentare 4.1

Fiecare grupa trebuie sa completeze cate o coloana.

Pentru acest lucru aveti la dispozitie 10 minute. Dupa ce ati devenit "experti" in subtema studiata, reorganizati grupele astfel incat in grupele nou formate sa existe cel putin o persoana din fiecare grupa initiala. Timp de 10 minute veti impartasi cu ceilalti colegi din grupa nou formata cunostintele acumulate la pasul anterior.