Osciladores Não Sinusoidais Forex

Diagrama de bloco do oscilador sinusoidal do oscilador Antes de explicar o diagrama de blocos de um oscilador, lembremos o conceito de amplificador de feedback positivo. Todos vocês sabem que o amplificador de feedback positivo consiste em amplificador com ganho de A e circuito de feedback com ganho de. Aqui, uma parte da saída é alimentada de volta para a entrada através do circuito de feedback. O sinal que é alimentado de volta é adicionado ao sinal de entrada usando mathSigma matemática de verão e a saída do verão atua como um sinal de entrada real para o amplificador. A figura mostra o diagrama de blocos do oscilador. A diferença entre o amplificador de feedback positivo eo oscilador é que, no oscilador, não há necessidade de sinal de entrada externo. Para iniciar as oscilações, o sinal de saída deve ser alimentado de volta na magnitude e fase apropriadas. Ltflashgtfileblockdiagram. swfwidth70height300qualitybestltflashgt Fig: Blockdiagram of Oscillator For Replay clique novamente em Clique aqui para iniciar perguntas de auto-avaliação de animação (SAQs) - 1 Nota: (i) Responda as perguntas abaixo conforme instruído. (Ii) Compare sua resposta com a indicada no final da Unidade. Responda a seguinte pergunta abaixo, identificando as respostas corretas: 1. Qual dos seguintes comentários é usado para produzir oscilações a. Feedback positivo b. Feedback negativo c. Retorno positivo e negativo d. Feedback não-reativo Atenda a seguinte pergunta Verdadeira ou Falso 2. O Oscilador requer um sinal de entrada externo para o seu funcionamento Princípio dos Osciladores Um oscilador consiste em um amplificador e uma rede de feedback. Agora, deixe-nos ver quais componentes básicos são necessários para obter oscilações. O dispositivo ativo, tanto Transistor ou Op Amp, é usado como um amplificador. Circuito de feedback com componentes passivos, como combinações de R-C ou L-C. Para iniciar a oscilação com a amplitude constante, o feedback positivo não é a única condição suficiente. O circuito do oscilador deve satisfazer as seguintes duas condições conhecidas como condições de Barkhausen: 1. A primeira condição é que a magnitude do ganho de loop (A) deve ser a unidade. Isso significa que o produto do ganho do amplificador A e do ganho da rede de feedback deve ser a unidade. 2. A segunda condição é que o deslocamento de fase em torno do loop deve ser 360 ou 0. Isso significa que a mudança de fase através do amplificador e da rede de feedback deve ser 360 ou 0. Perguntas de auto-avaliação (SAQs) - 2 Nota: ( I) Responda as perguntas abaixo conforme instruído. (Ii) Compare sua resposta com a indicada no final da Unidade. Preencha o espaço em branco. 1. Um circuito deve satisfazer. Critério para obter oscilações sustentadas. Escolha a resposta certa. 2. Para iniciar a oscilação, a mudança de fase total de um oscilador é a. Alto b. Baixo c. 1 d. 0 O próprio oscilador sinusoidal próprio indica o significado de que este oscilador produz saída de onda sinusoidal. Para qualquer tipo de circuito a se comportar como um oscilador, primeiro deve satisfazer a condição necessária e suficiente que é mencionada na seção anterior. Dependendo da variação na amplitude da forma de onda de saída, existem dois tipos de oscilações. 1. Damped 2. Undamped ou (sustentado) oscilações amortecidas. As oscilações, cuja amplitude continua diminuindo ou aumentando continuamente com o tempo, são chamadas de oscilações amortecidas. Se a amplitude das oscilações está diminuindo continuamente, é conhecida como insuficiente. Considerando que, se a amplitude das oscilações está aumentando continuamente, é conhecida como overdamped. Oscilações não amortecidas. As oscilações, cuja amplitude permanece constante com o tempo, são chamadas de oscilações não amortecidas ou sustentam oscilações. Na prática, para obter as oscilações sustentadas na frequência desejada de oscilações, o circuito do oscilador deve satisfazer alguns dos requisitos básicos, tais como, o circuito deve ter feedback positivo. Quando o feedback positivo é usado no circuito, o ganho global do circuito é dado por Esta equação Indica que, se A é igual a 1, o ganho global se torna infinito. Isso significa que há saída sem qualquer entrada externa. Na realidade, para obter oscilações sustentadas, na primeira vez que o circuito é ligado, o ganho do loop deve ser ligeiramente superior a um. Isso garantirá que as oscilações se acumulem no circuito. No entanto, uma vez alcançado um nível adequado de tensão de saída, o ganho do loop deve diminuir automaticamente para a unidade. Só então o circuito mantém a oscilação sustentada. Caso contrário, o circuito funciona como amortecido. Isto pode ser conseguido no circuito, quer diminuindo o ganho do amplificador A ou diminuindo o ganho de feedback. Ltflashgtfilesinuosci. swfwidth60height300qualitybestltflashgt Fig.: Tipos de Oscilador para Repetição clique novamente Clique aqui para ver Tipos de Perguntas de Auto-Avaliação de Oscilação (SAQs) - 4 Classificação de Osciladores Sinusoidais O próprio oscilador sinusoidal próprio indica que esse oscilador produz saída de onda senoidal. Na seção anterior, mencionamos que a freqüência de oscilação é determinada pelos componentes do circuito de feedback. Assim, de acordo com os componentes determinados em freqüência, existem três tipos básicos de osciladores, como oscilador RC, oscilador LC e oscilador de cristal. 1. Osciladores RC. Eles usam uma rede de resistência-capacitância para determinar a freqüência do oscilador. Eles são adequados para aplicações de baixa (alcance de áudio) e frequência moderada (5Hz a 1MHz). Eles são ainda divididos como, 2. osciladores LC. Aqui, indutores e capacitores são usados ​​em série ou paralelo para determinar a freqüência. Eles são mais adequados para frequência de rádio (1 a 500 MHz) e mais classificados como, 3. Oscilador de cristal. Como osciladores LC, é adequado para aplicações de radiofrequência. Mas tem muito alto grau de estabilidade e precisão em comparação com outros osciladores. Perguntas de auto-avaliação (SAQs) - 5 Nota: (i) Responda as perguntas abaixo, conforme instruído. (Ii) Compare sua resposta com a indicada no final da Unidade. 1. Liste os osciladores sinusoidais com sua faixa de freqüência. Detalhes de Osciladores RC com Exemplos Vimos o diagrama de blocos do oscilador. Consiste em amplificador com ganho de A e circuito de feedback com ganho de. No caso de osciladores RC, o circuito de feedback usa uma combinação Resistance-Capacitance. Esta combinação RC executa a função dupla. Ele atua como rede de feedback, bem como a rede de determinação de freqüência do oscilador. Princípio dos osciladores RC: todos vocês sabem que um transistor na configuração CE atua como um amplificador ou você pode usar Op Amp como um amplificador inversor. Não só amplifica o sinal de entrada, mas também desloca sua fase em 180. No entanto, para produzir oscilações, devemos ter feedback positivo de quantidade suficiente. O feedback positivo ocorre apenas quando a tensão traseira alimentada está em fase com o sinal de entrada original. Esta condição pode ser alcançada de duas maneiras. 1. Wien Bridge Oscillator -360 ou 0 deslocamento de fase por amplificador e 0 ou 360 deslocamento de fase por circuito de retorno Fig.: Princípio do Wien Bridge Oscillator Uma maneira de obter o deslocamento de fase de 360 ​​é usar dois estágios de amplificadores, cada um dando a mudança de fase de 180, ou use amplificador não inversor usando Op Amp. Nesse caso, o sinal de feedback não produz qualquer mudança de fase adicional. Este é o princípio básico de um oscilador de ponte de Wien. 2. Oscilador de deslocamento de fase RC - Deslocamento de fase 180 por amplificador e mudança de fase adicional de 180 por circuito de retorno Fig.: Princípio do oscilador de deslocamento de fase RC Aqui podemos tirar uma parte da saída e passá-la através de uma rede de deslocamento de fase (circuito de feedback) Deslocamento de fase de 180. Assim, obtemos uma mudança de fase total de 180 180 360 à medida que o sinal passa pelo amplificador e a rede de deslocamento de fase. Este é o princípio básico do oscilador de mudança de fase RC. Perguntas de auto-avaliação (SAQs) - 6 Nota: (i) Responda as perguntas abaixo conforme instruído. (Ii) Compare sua resposta com a indicada no final da Unidade. 1. Explique em breve a função de combinação de RC usada em osciladores sinusoidais RC. Responda a seguinte pergunta abaixo, identificando as respostas corretas: 2. No oscilador de deslocamento de fase RC, a rede de feedback produz. Mudança de fase a. 90 graus b. 180 graus c. 270 graus d. 360 graus Atende a seguinte pergunta Verdadeira ou Falso 3. O oscilador de ponte de Wien pode ser projetado usando dois estágios de amplificadores transistorizados ou usando amplificador não inversor usando Op Amp. O escopo desta unidade é restrito aos osciladores da ponte de Wien. Estude os osciladores da ponte de Wien em detalhes: a) Circuito Lead-Lag O circuito dado mostra a combinação RC usada no oscilador da ponte de Wien. Este circuito também é conhecido como circuito de lead-lag. Aqui, resistor mathR1math e capacitor mathC1math estão conectados na série, enquanto o resistor mathR2math eo capacitor mathC2math estão conectados em paralelo. Temos que ver como esse circuito seleciona apenas uma determinada freqüência. Como o circuito do lead-lag funciona. Deixe-nos ver qual seria a tensão de saída em altas freqüências. Suponha que o sinal de entrada de CA Vi seja aplicado a este circuito, então qual seria a tensão de saída. Aqui, a magnitude do Vo de saída depende da frequência do sinal de entrada. Como aconteceu Você sabe que a reatância do capacitor é inversamente proporcional à freqüência. Em altas freqüências, a reatância do capacitor mathC1math e mathC2math se aproxima de zero. Isso faz com que mathC1math e mathC2math apareçam curtos. Aqui, o capacitor mathC2math corta o resistor mathR2math. Assim, a tensão de saída Vo será zero, uma vez que a saída é tomada em combinação mathR2math e mathC2math. Em suma, em altas freqüências, o circuito atua como um circuito de atraso. Deixe-nos ver qual seria a tensão de saída em baixas frequências. Da mesma forma, em baixas freqüências, ambos os capacitores atuam como abertos porque o capacitor oferece uma reatância muito alta. Outra tensão de saída será zero porque o sinal de entrada é descartado na combinação mathR1math e mathC1math. Aqui, o circuito funciona como um circuito de chumbo. O que aconteceria se a freqüência do sinal de entrada estiver entre esses dois extremos. Basicamente, o circuito de retardamento de corrente atua como um circuito ressonante. Já vimos que, em dois extremos, obtemos zero tensão de saída. Mas a uma determinada freqüência entre os dois extremos, a tensão de saída atinge o valor máximo. Apenas a essa frequência, o valor de resistência torna-se igual à reatância capacitiva e dá saída máxima. Portanto, essa freqüência particular é conhecida como freqüência de ressonância ou freqüência oscilante. Ltflashgtfileleadlag. swfwidth65height380qualitybestltflashgt Fig: Circuito Lead-Lag para repetição clique novamente Clique aqui para iniciar a animação Aqui, pode-se perguntar, como calcular esta frequência específica É muito simples. A saída máxima seria produzida se R Xc. Suponha, mathR1math mathR2math R e mathC1math mathC2math C, como você sabe que mathXc fracf, matemática Isso dá freqüência de ressonância mathf frac R, C, matemática. B) O circuito fornecido mostra o oscilador da ponte de Wien usando o circuito do lead-lag. Deixe-nos ver por que o nome da ponte de Wien é dado. A versão básica da ponte de Wien tem quatro braços. Os dois braços são puramente resistivos e outros dois braços são braços sensíveis à freqüência. Esses dois braços não são senão o circuito de atraso de ligação sobre o qual já discutimos. A combinação de séries de mathR1math e mathC1math está conectada entre o terminal a e d. A combinação paralela de mathR2math e mathC2math está conectada entre o terminal d e c. Para projetar o circuito dos osciladores usando esta ponte, a saída da ponte é dada ao estágio do amplificador. Aqui, o estágio do amplificador não inversor é usado para alcançar oscilações. Fig.: Diagrama de Circuito de Wien Bridge Oscillator Você pode adivinhar por que o amplificador não inversor é necessário. Para isso, basta lembrar a condição necessária das oscilações. Para iniciar as oscilações, o deslocamento de fase total do circuito deve ser 360 e a magnitude do ganho do loop deve ser superior a um. Aqui, a ponte não fornece deslocamento de fase na freqüência oscilante, pois um único braço consiste no circuito de chumbo e outro braço consiste em circuito de atraso. Não é necessário introduzir uma mudança de fase por um amplificador. Portanto, o amplificador não invasor é usado. Perguntas de auto-avaliação (SAQs) - 7 Nota: (i) Responda as perguntas abaixo conforme instruído. (Ii) Compare sua resposta com a indicada no final da Unidade. 1. Explicar o termo lead and lag circuit e seu princípio de funcionamento. 2. Explique o funcionamento do lead-lag. Responda a seguinte pergunta abaixo, identificando as respostas corretas: 3. Um circuito de atraso tem um ângulo de fase que é a. Entre 0 e 90 graus b. Maior que 90 graus c. Entre 0 e -90 graus d. O mesmo que a tensão de entrada 4. Um circuito de acoplamento também é referido como. uma. Circuito de atraso b. Circuito principal c. Circuito lead-lag d. Circuito ressonante Para uma melhor compreensão do oscilador da ponte de Wien, o mesmo circuito pode ser redesenhado como mostrado abaixo. Observe cuidadosamente o diagrama de circuito. O circuito de atraso de ligação é usado como rede de feedback sobre a qual já discutimos. Aqui, o estágio do amplificador não inversor é usado para alcançar oscilações. O circuito do oscilador da ponte de wien consiste em dois feedbacks, positivos e negativos. Um feedback positivo é entre saída e terminal não invasivo e um feedback negativo está entre a saída e o terminal inversor do OPAMP. Você sabe que, para o oscilador, o feedback positivo é essencial. Aqui, o feedback positivo é usado para produzir uma mudança de fase de zero grau entre o amplificador e a rede de feedback. Talvez você gostaria de saber por que o feedback negativo é necessário aqui. Para garantir oscilações sustentadas, o ganho do loop deve ser ligeiramente maior que um quando o circuito é ligado pela primeira vez. Para o oscilador da ponte de Wien, o ganho do amplificador deve ser maior que três (Agt3), o que assegurará a acumulação de oscilações sustentadas no circuito. Portanto, para definir esse ganho, o feedback negativo é essencial. Na prática, para obter as oscilações sustentadas na freqüência desejada de oscilações, o produto do ganho de tensão A e do ganho de feedback deve ser igual ou superior a um. Neste caso, o amplificador A deve ser 3. Portanto, para satisfazer a condição do produto, o ganho de feedback deve ser 13. Aqui, o ganho do amplificador não inversor é decidido pelo resistor mathR3math e mathR4math. Para oscilações sustentadas, o resistor mathR4math deve ser duas vezes do resistor mathR3math. Da mesma forma, obtemos o resultado máximo Vo somente se o valor resistivo for igual ao valor da reatância. Assim, a frequência de oscilação é decidida pelo resistor R e pelo capacitor C. ltflashgtfileWBO circuito. swfwidth60height300qualitybestltflashgt Fig.: Diagrama de circuito do Wien Bridge Oscillator Para Repetição clique novamente em Clique aqui para iniciar a animação O que acontece se o resistor mathR3math não for igual a duas vezes do resistor mathR4math Na seção anterior, vimos que o valor do resistor mathR3math e mathR4math desempenha um papel muito importante. Para iniciar as oscilações, o resistor mathR3math deve ser duas vezes do resistor mathR4math. O que acontece se o resistor mathR3math não for igual a duas vezes do resistor mathR4math. Se mathR3math for inferior a 2 mathR4math. O produto A será menor que a unidade e as oscilações não podem ser mantidas. E se mathR3math for maior do que 2 mathR4math. O ganho aumenta significativamente. Portanto, o produto A torna-se muito grande. Isso iniciará as oscilações. Mas, devido ao ganho excessivo, pode resultar em distorção. Fig: Efeito de mathR3math e mathR4math em Wien Bridge Oscillator Isso indica que é necessária alguma forma de redução de ganho a uma maior tensão de saída. Uma das maneiras possíveis é substituir o resistor mathR4math pela lâmpada de tungstênio. Como este circuito funciona se o resistor mathR4math pela lâmpada de tungstênio é deixado para o aluno para um estudo mais aprofundado sobre este tópico. Perguntas de auto-avaliação (SAQs) - 8 Nota: (i) Responda as perguntas abaixo conforme instruído. (Ii) Compare sua resposta com a indicada no final da Unidade. 1. Discuta o funcionamento dos osciladores da ponte de Viena com um diagrama de blocos limpo. 2. Explique o papel dos comentários no Wien Bridge Oscillator. 3. Dê o nome da técnica utilizada para reduzir o ganho de loop com maior tensão de saída. Responda a seguinte pergunta abaixo, identificando as respostas corretas: 4. No oscilador Wien-bridge, o ganho do amplificador deve ser a. 0 b. 1 c. 2 d. 3 Na prática, para obter as oscilações sustentadas na freqüência desejada de oscilações, o produto do ganho de tensão A e do ganho de feedback deve ser igual ou superior a um. Neste caso, o amplificador A do amplificador deve ser 3. Portanto, para satisfazer a condição do produto, o ganho de feedback deve ser 13. Como selecionar os valores dos componentes para definir a freqüência de oscilação sustentada desejada 1. Seleção de componentes de ganho Para o amplificador não inversor, o ganho é Dado por, Aqui, o ganho do amplificador não inversor é decidido por resistor mathR3math e mathR4math Isso dá, mathR4 2 R3, math ------- (1) Para oscilações sustentadas, o resistor mathR4math deve ser duas vezes do resistor mathR3math. 2. Seleção de componentes de freqüência Eu obtenho o resultado máximo Vo somente se o valor resistivo for igual ao valor da reatância. Assim, a frequência de oscilação é decidida pelo resistor R e pelo capacitor C. Na verdade, a freqüência de oscilação é dada pela equação no 2. Para a saída máxima, mathR Xc, matemática ------- (2) Para simplificar, se você Mantenha os valores de resistência mathR1math e mathR2math mesmo, e os valores dos capacitores mathC1math e mathC2math mesmos, então o circuito freqüentemente de lead lag é dado pela equação 3. Se mathR1 R2 R, matemática e mathC1 C2 C, matemática, então Perguntas de auto-avaliação (SAQs) ) - 9 Nota: (i) Responda as perguntas abaixo conforme instruído. (Ii) Compare sua resposta com a indicada no final da Unidade. 1. Explique como selecionar o componente de ganho e frequência do oscilador da ponte de Wien. 2. Calcule os valores dos componentes para a frequência de oscilação de 956Hz no circuito do oscilador da ponte de Wien. Responda a seguinte pergunta abaixo, identificando as respostas corretas: 3. Quantos resistores devem ser variados para mudar a freqüência de um oscilador de ponte de Wien. uma. Um resistor b. Dois resistores c. Três resistências d. Um capacitorOsciladores Um oscilador é um dispositivo eletrônico para gerar uma tensão de sinal de CA. Osciladores geram formas de onda sinusoidais ou não sinusoidais de freqüências muito baixas até altas freqüências. O oscilador local na maior parte da banda de transmissão atual AM saperhetrodynes irá abranger uma gama de frequências de 1000 a 2100 KHz (aproximadamente). Um oscilador é um circuito para gerar tensão alternada de freqüência e amplitude desejada. Ele converte energia DC em uma tensão CA. Possui aplicações amplas, isto é, para testar um amplificador estéreo, um gerador de sinal de áudio gera 20 KHz a 15 kHz no transmissor e uma freqüência de 47 MHz a 230 MHz no final do receptor. No rádio, a freqüência da operadora varia de 550 KHz a 20 MHz para transmissão de TV em receptores de rádio e TV. Os osciladores de alta freqüência são necessários. Basicamente, um circuito oscilador é um amplificador que se fornece (através do feedback) com um sinal de entrada. É um dispositivo não rotativo para produzir corrente alternada, cuja freqüência de saída é determinada pelas características do dispositivo. O propósito inicial de um Oscilador é gerar uma forma de onda dada de uma amplitude de pico constante e uma freqüência específica e manter essa forma de onda dentro de certos limites de amplitude e freqüência. Um oscilador deve fornecer amplificação e uma parte da saída é feedback para sustentar a entrada, como mostrado na Fig. 1. A energia suficiente deve ser feedback para o circuito de entrada para que o oscilador se conduza como no caso do gerador de sinal. O oscilador é auto-conduzido, porque o sinal de feedback é regenerativo, ou seja, feedback positivo. Consideremos o requisito básico do circuito dos osciladores. Primeiro . É necessária amplificação para fornecer o ganho necessário para o sinal. Em segundo lugar, é necessário um feedback regenerativo suficiente para manter as oscilações. Em terceiro lugar, é necessário um dispositivo determinante de freqüência para manter a freqüência de saída desejada. Além do aplicativo, determine os tipos de oscilador a serem usados. Feedback é o processo de transferência de energia de um ponto de alto nível em um sistema para um ponto de baixo nível. Isso significa transferir energia da saída de um amplificador de volta para sua entrada. Se o sinal de retorno de saída se opuser ao sinal de entrada, o sinal é degenerativo ou feedback negativo No entanto, se o feedback ajuda o sinal de entrada, o feedback é regenerado ou feedback positivo. Comentários regenerativos ou positivos são um dos requisitos para manter as oscilações em um Oscilador. Este feedback pode ser aplicado de várias maneiras para produzir um circuito Oscilador prático. Um circuito, que produz oscilações elétricas de qualquer freqüência desejada, é chamado de circuito oscilatório. Este circuito consiste em dois componentes reativos, nomeadamente o indutor L e um capacitor C conectados em paralelo entre si. Esse circuito também é chamado de circuito LC ou tanque. O sinal de feedback é acoplado do circuito do tanque por dois métodos. O primeiro método é tirar parte da energia do indutor. Isso pode ser alcançado por qualquer uma das três maneiras mostradas na Fig. 2 (a), (b) e (c). Quando um oscilador usa uma bobina de resposta, como mostrado na Fig. 2 (a), é referido como um oscilador Armstrong. Quando um oscilador usado como bobina tapped como mostrado 1 (b) ou uma bobina de divisão como mostrado na Fig. 2 (c), é referido como um oscilador Hartley. O segundo método de acoplamento do sinal de feedback é usar dois capacitores no circuito do tanque e tocar o sinal de feedback entre eles. Isto é mostrado na figura. 2 (d) também o oscilador que usa esse método é chamado de oscilador de colpitts. O uso de feedback positivo resulta em um amplificador de retroalimentação com gancho de circuito fechado A v maior do que o ganho de loop aberto A v. Isso resulta em instabilidade e operação como um circuito oscilatório. Um circuito de oscilador fornece um sinal de saída amplificado variando constantemente, a qualquer freqüência desejada. Classificação dos osciladores Os osciladores eletrônicos podem ser amplamente classificados nas duas categorias a seguir.