Oscilatoare armonice

Oscilatoare armonice

Oscilatorul armonic e un circuit electronic care genereaza un semnal de forma sinusoidala u(t)=Usinωt.u(t) apare la bornele rezistentei de sarcina R_S.Oscilatorul ceda sarcinii o putere .Sursa primara a acestei puteri e sursa de c.c.Circuitul con 242g63c tine dispozitive electronice active capabile sa transforme puterea de c.c. in putere de semnal.Pentru a deduce modul in care poate fi obtinut un oscilator armonic sa consideram un amplificator cu reactie care functioneaza in regim de curent alternativ.

 ;;; ;;;; ;;;;;se obtine astfel un oscilator armonic(Relatia lui Barkhausen) : conditia referitoare la amplitudine

conditia referitoare la faza

  ; ; .Semnalul sinusoidal e unicul semnal ce isi reproduce forma dupa ce parcurge un circuit liniar cu elemente reactive.Pp ca A_V este reala(in practica),caz in care φ_A=0 sau π.Oscilatoarele armonice de tip amplificatoare cu reactie negativa se clasifica :

a)Dupa natura :

1)Osc. RC

2)Osc. RL

b)dupa gama de frecvente acoperita :

1)audiofrecventa(Hz-suteHz)

2)radiofrecventa(sute Hz- 1GHz)

3)microunde(>1Ghz)

Obs.Nu toate oscilatoarele armonice sunt cu reactie negativa,Oalta categorie o formeaza cele cu rezistenta negative.Un astfel de dispoz genereaza putere daca e polarizat convenabil in c.c.Plasand dispozitivul intr-un circuit oscilant=>oscilatii neamortizate.Pentru a cara un osc trebuie sa se determine :

1)cond de amortizarea oscilatiilor ;

2)υ de oscilatie ;

3)amplitudinea de oscilatie ;

4)conditia de amortizare dinamica a oscilatiei.

Prezinta interes stabilirtea amplitudinii si a distorsiunilor semnalului.

A)Teoria liniara- se bazeaza pe modelarea circ electronice. In cadrul teoriei nu se pot stabili decat cond de amortizare si υ de oscilatie.Pp ca A_V(apartine)R, din prima conditie a lui Barkhousen se deduce ca la ω_oscilatie V(ω_oscilatie)(apartine)R=>Im(V(ω_oscilatie))0.Din ecuatie se determina frecventa de oscilatie si din exprimarea se obtine si conditia de amorsare.Marele dezavantaj al th. liniare este ca nu permite determinarea amplitudinii.

Teoria crasiliniara (met I armonici)

Pp ca functia amplif e neliniara =>A_V va depinde de amplitudinea semnalului. In cazul oscilatiilor in regim permanent va trebui indeplinita conditia .Conditia determina , deci, amplitudinea oscilatiei, permite aprecierea stabilitatii dinamice a functionarii oscilatorului.

Teoria neliniara permite determinarea formei de unda exact adar este este necesara rezolvarea unor ecuatii diferentiale neliniare corespunzatoare circuitelor electronice implicate.

Relatia impreuna cu relatia lui Barkhausen

Ne duc la concluzia ca υ_osc nu va mai depinde exclusiv de reteaua de reactie, iar amplitudinea minima va depinde de valoarea elementelor de reactie.Aceasta interactiune este suparatoare deoarece nu influenteaza mnumai calculul ci si ..

Teoria cvasiliniaritatii.In cele ce urmeaza vom pp ca amplificarea depinde de semnalul din circuitul =>vor putea fi discutate amorsarea    si limitarea oscilatiilor.

Sapresupunem ca avem un amplificator ideal cu are o marime ce depinde de amplitudinea semnalului din circuit.Carac mat cvasiliniara este tocmai dependenta A_V=A_V(U) care poate fi determinata experimental sau prin calcul.Daca circuitul e neliniar, pe langa fundamentala, apar si armonici.Calculul obtinut cu acest metoda e mai aproape de adevar daca are o selectivitate buna.Din rel lui Barkhausen=>Im((la frecventa de oscilatie.relatia furnizeaza frecventa de oscilatie.Amplitudinea de oscilatie, conditia de amorsare rezulta din :.Principalele tipuri de dependente A_V(t)sunt date in fig de mai jos :

a)pt fig a.Situatia poate sa apara cand amplificatorul e alcatuit din TB polarizate in RAN la semnal mic.Cat timp nu parasim RAN amplificarea o putem considera cu A_V(0).La amplitudini mai mari amplificarea pe fundal va scadea , amplif.se determina grafic ;se intuieste faptul ca oscilatorul se autoamorseaza ;se observa ca amplif cu o dependenta de acest tip au o stabilitate a oscilatiilor mica.

b)Situatia ar putea aparea la amplificare cu TEC cu o tensiune grila-sursa constanta.Daca amplitudinea creste=>creste componenta =>creste gm pt fundamentala=>creste amplificarea .La amplitudini mari amplificarea va scadea=> se deschide jonctiunea poarta-canal.

In metoda cvasiliniara calculele se fac pe un sircuit de c.a. in care anumite marimi de oscilatia lui U.

Relatia lui Barkhausen poate fi scrisa :

A_V(U) ;;;=>se reduce la Re A_V(U)

Si Im A_V(U) =>la o dependenta de genul : si

α(0)>0 ,U=0 ; α(U_osc)=0  ; In regim permanent de oscilatie conditia de stabilitate va putea fi scrisa .Limitarea amplitudinii de oscilatie :

-se poate face prin :

a)elementele de control cu inertie termica

b)rezistente controlate electric(TEC-J)

c)dipol de limitare cu diode

d)caracteristica neliniara a tranzistoarelor

a)nu apar distorsiuni cu conditia ca υ sa fie suficient de ridicata.Termistorul are coefi-cientul de temperatura negativ si foarte mare in valoare absoluta.

B = constanta ;Rnu e numarabil=> se prefera o expresie de tipul :

=> ;;;α=coeficient de temperatura al termistorului

α_T0 se noteaza astfel pt ca e caracteristic lui α_To .Datorita tilizarise numesc termistoare de control.In prezenta unui curent ce le parcurge isi modifica rezistenta datorita incalzirii. Termistoarele de control pot fi : 1)cu incalzire directa ;

2)cu incalzire indirecta.

2)Termistoarele sunt preincalzite cu o alimentare in c.c. Rezistentan scade si devin mai sensibile la curent.Barelor-rezistenta sa creste odata cu cresterea nivelului semnalului.

b)Rezistente controlate electric(TEC-J folosit in zona liniuara a caracteristicilor)

 ;;;;.Controlul amplitudinii se realizeaza astfel :tensiunea oscilatorului redresata si filtrata =>otensiune dependenta de amplitudinea oscilatiilor =>e aplicata intre grila-sursa controland rezistenta drena-sursa, rezistenta ce ec inclusa intr-o bucla de reactie negativa.

c)Dipol de limitare cu diode.Prezinta interes rezistenya dipolului pt fundamentala principala.O compartare similara o are dipolul format din inserierea a doua dioda Zener .Daca in primul caz amplitudinea se limiteaza la V_γ ,in acest caz considerand diodele identice.O caracteristica simetrica se poate realiza prin punerea intr-o punte redresoare

a unei diode Zener.