|
|
|
1. Cerinte de proiectare
Frecventa de oscilatie: 270 KHz
Amplitudinea semnalului la iesire: 6 V
2. Consideratii teoretice
Generarea oscilatiilor de diverse forme de unda (variatia in timp a marimii oscilante) reprezinta una dintre functiile fundamentale ale dispozitivelor electronice. Circuitele electronice care indeplinesc aceasta functie se numesc oscilatoare. Acestea reprezinta o aplicatie directa a reactiei pozitive la amplificatoare.
Amplificarea in bucla inchisa, A, a unui
amplificator cu reactie pozitiva, la care marimea de
reactie se aduna cu cea de intrare, este 
, unde A0 este amplificarea in bucla
deschisa, iar β este coeficientul de reactie.
Deoarece 
, este posibila aparitia unui semnal nenul v0
la iesire, fara aplicarea unui semnal la intrare (vs=0)
daca amplificarea in bucla inchisa este infinita.
Deci pentru 
din relatia de
mai sus rezulta 
sau 
. Aceasta relatie, numita si conditia lui Barkhausen pentru
mentinerea oscilatiilor la iesirea circuitului, poate fi
indeplinita prin alegerea corespunzatoare a elementelor din bucla de
reactie in functie de amplificarea in bucla deschisa, iar
circuitul se transforma in oscilator prin scurtcircuitarea bornelor de
intrare ale amplificatorului cu reactie.
Schema bloc a unui oscilator se poate vedea in figura 1:
Figura 1 - Schema bloc
In care A0 este amplificarea unui amplificator cu reactie negativa. Reactie ce mai contine pe langa rezistorul de reactie si un circuit de limitare a amplitudinii cu doua diode in antiparalel.
Bucla de reactie pozitiva este alcatuita dintr-o retea Wien simetrica ca in figura 2.
Figura 2 - Retea Wien simetrica
3. Proiectare
Vom proiecta mai intai reteaua Wien
simetrica. Frecventa de oscilatie a unei astfel de retele
este 
. Pentru usurinta vom alege o valoare pentru
condensatorul C, dupa care vom calcula valoarea rezistentei.
Fie 
, atunci 
Cea mai apropiata valoare standardizata pentru rezistorul R este de 560 Ω.
Acum vom trece la dimensionarea amplificatorului cu reactie negativa, reactia pozitiva fiind determinata anterior. Acesta va contine trei blocuri functionale alcatuite fiecare din cate un tranzistor. Tranzistorul din primul bloc este in conexiune Bootstrap pentru a avea impedanta mare la intrarea etajului, amplificarea acestuia fiind unitara, dar negativa. Al doilea si al treilea tranzistor sunt in conexiune emitor comun si respectiv colector comun. Tranzistorul aflat in conexiune emitor comun asigura amplificarea circuitului, iar ultimul tranzistor in conexiune de repetor pe emitor asigura o impedanta de iesire mica ceea ce asigura un transfer optim al semnalului de la iesire la intrare. Reactia negativa fiind de tip serie la intrare (etajul Bootstrap) si paralel la iesire.
Schema de principiu a oscilatorului armonic este prezentata in figura 3.
Amplificarea totala a circuitului este
produsul amplificarilor date de cele trei etaje: 
, unde 
, 
si 
; RC2 fiind rezistenta totala din
colectorul lui T2.
Impunem pentru tranzistorul T3 un curent
de colector 
, atunci vom avea 
.
Figura 3 - Schema de principiu
Aplicam a doua lege a lui Kirchoff pe ochiul
format de VC2, Vbe3 si V0: 
.
Impunem pentru tranzistorul T2 un curent
de colector 
atunci rezistorul RC2
va avea valoarea: 
.
Stabilizarea termica a tranzistorului T2 se face cu ajutorul rezistorului RE2 decuplat prin condensatorul CE2.
Amplificarea intregului circuit este data de amplificarea a2 a tranzistorului T2.
Rezistenta
de intrare in etajul Bootstrap este
de aproximativ 500kΩ pentru valorile din schema.
Rezistenta de iesire a oscilatorului armonic este:
Semnalul generat de oscilatorul
armonic la iesire are forma ca tn figura 4.
4. Programul PSpice pentru implementarea oscilatorului armonic
*Oscilator armonic
Vcc 1 0 DC 12V
Rb1 1 2 150k
Rb2 2 0 47k
Rb3 2 3 470k
Rc1 1 4 10k
Re1 5 0 10k
Rr 5 10 10k
Re2 1 6 2k
Rc2 7 0 2k
Re3 9 0 3k
Rw 11 0 560k
Rw 12 9 560k
Cb 2 5 1n
Ce2 1 6 4.4n
C1 11 3 1n
Cw 11 0 1n
Cw 11 12 1n
Q1 4 3 5 qnpn
Q2 7 4 6 qpnp
Q3 8 7 9 qnpn
D1 10 9 dioda
D2 9 10 dioda
.model qnpn npn
.model qpnp pnp
.model dioda d
.tran 0 20u
.probe
.end
