Limitarea amplitudinii de oscilatie

Limitarea amplitudinii de oscilatie se poate face prin tehnici de circuit ce vor fi prezentate in continuare.

a) Limitarea amplitudinii de oscilatie prin utilizarea unor elemente de control cu inertie termica (ca termistorul si baretorul) nu conduce la aparitia de distorsiuni ale semnalului, daca frecventa de oscilatie sa fie suficient de ridicata.

Termistorul este un rezistor a carui rezistenta are un coeficient de temperatura negativ si foarte mare in valoare absoluta. În timp ce rezistenta metalelor pure creste cu circa 0,4 % pe grad Celsius, rezistenta termistorului poate scadea cu 3 pana la 5,5 % pe grad.

Dependenta de temperatura a rezistentei termistorului poate fi aproximata prin:

(5.28)

Datorita faptului ca parametrul nu este masurabil, in practica se prefera utilizarea urmatoarelor expresii:

, (5.29)

respectiv

(5.30)

unde , si T₀ este temperatura de referinta.

Termistoarele sunt de doua tipuri: de masura si de control. Termistoarele de masura sunt folosite ca senzori de temperatura si nu sunt parcurse, de regula, de curenti de valoare mare. Termistoarele de control se proiecteaza astfel incat rezistenta lor sa varieze apreciabil cu marimea curentului ce le parcurge si pot fi cu incalzire directa si cu incalzire indirecta. Termistoarele cu incalzire indirecta sunt "preincalzite" printr-o polarizare suplimentara in curent continuu, pentru a deveni mai sensibile la amplitudinea curentului variabil ce le parcurge.

Baretorul (becul) este un element de circuit a carei rezistenta creste odata cu marimea curentului ce le parcurge.

b) Limitarea amplitudinii de oscilatie prin utilizarea unor rezistente controlate electric.

Cele mai utilizate dispozitive pe post de rezistenta controlata pe cale electrica sunt tranzistoarele cu efect de camp polarizate in regiunea liniara a caracteristicilor statice de iesire. În aceasta regiune, intre drena si sursa, tranzistorul se comporta ca o rezistenta a carei marime este controlata de tensiunea continua aplicata intre poarta si sursa, v_GS :

(5.31)

unde V_P este tensiunea de prag a tranzistorului si I_DSS curentul prin tranzistor la v_GS = 0.

Controlul amplitudinii se poate realiza astfel. Tensiunea de iesire din oscilatorul armonic este redresata si filtrata, obtinandu-se astfel o tensiune continua dependenta de amplitudinea oscilatiei. Aceasta tensiune continua este aplicata pe grila tranzistorului cu efect de camp, tranzistor ce este plasat, in mod corespunzator, in bucla de reactie negativa a amplificatorului de baza.  

c) Limitarea amplitudinii de oscilatie prin utilizarea unor dipoli de limitare cu diode.

În figura 5.4 este prezentat un dipol cu doua diode conectate antiparalel si caracteristica curent-tensiune a acestuia. Daca la bornele dipolului se aplica o tensiune sinusoidala de amplitudine V, atunci prin dipol trece un curent apreciabil abia dupa depasirea tensiunii prag a diodelor V_γ. Rezistenta dipolului scade rapid cu cresterea amplitudinii semnalului dupa ce aceasta depaseste tensiunea de prag V_γ (~ 0,6 V). Astfel, prin plasarea corespunzatoare a dipolului in bucla de reactie negativa a amplificatorului de baza, se poate obtine limitarea amplitudinii de oscilatie.

O comportare similara o are dipolul format din diode Zener in serie si in opozitie (vezi figura 5.5). Aici deschiderea dipolului are loc abia dupa depasirea tensiunii V_Z+V_γ. Deoarece, dupa deschidere, rezistenta dipolului scade brusc, amplitudinea semnalului se va limita la o valoare practic egala cu V_Z+V_γ . Aceasta tensiune este mai mare decat cea din cazul precedent si poate fi aleasa dupa dorinta. Ar fi de dorit ca cele doua diode sa aiba caracteristici identice pentru a se obtine o caracteristica I-V perfect simetrica, caz in care lipsesc armonicile de ordin par ale curentului. Aceasta situatie este deosebit de dorita, deoarece, de regula, armonica a doua este cea mai mare si mai greu de filtrat.

În practica, pentru obtinerea unei caracteristici I-V perfect simetrice, se foloseste circuitul in punte, prezentat in figura 5.6. Neglijand tensiunea pe diodele deschise, dipolul se deschide pentru o amplitudine de semnal ce depaseste tensiunea de strapungere a diodei Zener, V_Z. Rezistenta de intrare in punte variaza cu amplitudinea semnalului aplicat.

Figura 5.5. Dipol cu diode Zener folosit pentru limitarea amplitudinii de oscilatie: (a) schema; (b) caracteristica I-V

Figura 5.6. Punte de diode folosita pentru limitarea amplitudinii de oscilatie: (a) schema; (b) caracteristica I-V

d) Limitarea amplitudinii de oscilatie datorita caracteristicii neliniare a dispozitivului electronic activ amplificator.

De regula, amplificatorul de baza este realizat cu tranzistoare. Sa presupunem ca avem un amplificator realizat cu tranzistoare bipolare. Daca curentul de intrare este sinusoidal atunci atat timp cat tranzistoarele bipolare lucreaza in regiunea activa normala, curenti de colector si tensiunile colector-emitor au o variatie tot sinusoidala. O limitare a oscilatiei apare atunci cand amplificarea scade datorita intrarii in taiere sau in saturatie a unuia din tranzistoarele bipolare ale amplificatorului.

Pentru ca limitarea in taiere sau in saturatie sa nu distorsioneze puternic semnalul, este necesar sa se lucreze in imediata vecinatate a limitei de amorsare, adica amplificarea sa fie cu putin mai mare decat cea necesara pentru sustinerea oscilatiilor.