Oscilatoare sinusoidale• Generatoare de semnale: sinusoidal, dreptunghiular, triunghiular,

rampa, etc.

• Obtinerea unui semnal sinusiodal:

triunghi sinus

generare semnal sinusoidal, retea selectiva in frecventa in

bucla de RP a unui amplificator: oscilator armonic

transf. functional

-Frecventa de oscilatie: f0

-Amplitudinea oscilatiei:

- Conditia de oscilatie, amorsare a oscilatiei

-Stabilitatea frecventei de oscilatie

-Stabilitatea amplitudinii

-Distorsiunea semnalului de iesire

oV̂

Bucla de reacție

rsi xxx

ar

aA

1

Amplificator cu RP:

)()(1

)()(

jrja

jajA

finit;0 0 xxs

0)()(1 00 jrja

pentru o

valoare unica 00 2 f

In domeniul complex

Condiția de oscilație

ajejaja

)()(

condiția lui Barkhausen

1)()( 00 jrja

condiţie de reproducere

a semnalului pe bucla

rjejrjr

)()(

1)()()()()(

0000 raj

ejrjajrja

kra 2

condiţia de modul:

conditia de fază:

1)()( 00 jrja

rezulta f0

rezulta a0

De unde rezulta ?oV̂ Neliniaritatea amplificarii

Oscilatoare RC

Amplificatorul de baza independent de frecventa

• inversor

• neinversor

Retea de reactie selectiva in frecventa

0a

o180a

Pentru a indeplini conditia de faza, trebuie

sa existe o frecventa unica, f0 la care defazajul introdus sa fie:

00 180 daca ,180 ar

00 0 daca ,0 ar

Oscilatoare RC

de tip trece banda

Amplificator de bază independent de frecvență:

• inversor

• neinversor

Rețea de reacție selectiva in frecventa

0a

o180a

Defazajul introdus de reteaua de

reactie este in domeniul [+90o; -90o].

0r

Este necesar sa apropiem

cei doi poli.

Pentru a indeplini conditia de faza:

o amplificator neinversor

o pentru o frecventa

unica (f0)

sp

ps

s

p

p

so

r

CRCRj

C

C

R

Rjv

jvjr

11

1

)(

)()(

iesire intrare

jvjrjv or )()(

)()(

jv

jvjr

o

r

ps

p

ZZ

Zjr

)(

s

ssCj

RZ

1

p

ppCj

RZ

1| |

Puntea WIEN Circuit si functia de transfer complexa

transfer tensiune

rjejrjr

)()(

22

11

1)(

sp

ps

s

p

p

s

CRCR

C

C

R

R

jr

s

p

p

s

sp

ps

r

C

C

R

R

CRCR

arctg

1

1

Modul si faza

Puntea WIEN

sp

ps

s

p

p

s

CRCRj

C

C

R

Rjr

1

1

1)(

Modul

Faza

0 0)( jr

psps

oCCRR

1

0)( jr

s

p

p

s

C

C

R

Rjr

1

1)( valoarea

maxima

asimptota

22

11

1)(

sp

ps

s

p

p

s

CRCR

C

C

R

R

jr

ModulPuntea WIEN

asimptota

0090r

valoare

intermediara

090r

00r

s

p

p

s

sp

ps

r

C

C

R

R

CRCR

arctg

1

1

psps

oCCRR

1

Faza

asimptota

asimptota

Puntea WIEN

pentru

o unică frecvenţă, f0

avem

0r

Puntea WIEN

intrareiesire

Pentru a indeplini conditia de

faza: => amplif neinversor

0r 01

0

0 sp

psCR

CR

psps CCRRf

2

10

s

p

p

s

C

C

R

Rjr

1

1)( 0

RRR ps

CCC ps RCf

2

10 3

1)( 0 jr

iesire intrare

Dacă

sp

ps

s

p

p

so

r

CRCRj

C

C

R

Rjv

jvjr

11

1

)(

)()(

Puntea WIEN

psps CCRR

10

Oscilator cu AO si punte WIEN

tfVtv oo 02sinˆ)(

RRR ps CCC ps

RCf

2

10

3

1)( 0 jr3

)(

1)(

0

0

jr

ja

3

41R

Ra 31

3

4 R

R34 2RR

?ˆ oV Determinata de apropiere de saturatie a AO

1)()( jrja

1)()( jrja

oscilaţiile sunt atenuate - zero

oscilaţiile sunt amplificate - saturatie

tfVv oo 02sinˆ

cstjr )(

00ˆ,)(,ˆ VjaVo

Asigurarea stabilitatii amplitudinii de oscilatie: control automat al

amplificarii depinzând de valoarea tensiuni de iesire

Controlul automat al amplificării (CAA)

1)()( 00 jrja oscilațiile sunt întreținute

oV̂

CAA pentru oscilatorul cu punte Wien

3

41R

Ra

• R4 - să depindă de vo

sau

• R3 - să depindă de vo

sC

pCsR

pRCum se poate implementa CAA

astfel încât a să depindă de vo?

O rezistenta echivalenta sa depinda de tensiunea de iesire

Dioda revizitata - rezistenta variabila

Rezistenta

statica diodei

in PSF

D

DD

I

Vr

k24.4mA 0.279

V495.0

1

11

D

DD

I

Vr

Q1 Q2

Q3

Q4

k599.0mA 0.926

V555.0

2

22

D

DD

I

Vr

k263.0mA 2.279

V6.0

3

33

D

DD

I

Vr k115.0

mA 5.604

V645.0

4

44

D

DD

I

Vr

Daca VD creste, atunci rD scade

CAA al amplificarii - cum?

D

DD

I

Vr

3

41R

Ra

• R4 - dependent de vo

sau

• R3 - dependent de vo

Daca VD creste, atunci rD scade

1)()( 00 jrjac

1)()( 00 jrjab

1. Cu diode

pentru )(tvo mică, D1, D2 – (b)

3

''

4

'

41R

RRab

mentinerea oscilatiilor

)(tvo creşte, D1 – (c)

pe alternanţa

pozitivă

D2 – (c) pe

alternanţa

negativă

3

''

4

'

4 ||1

R

rRRa d

c

oV̂ data de valoarea rd

Problema

Cum arată, calitativ, semnalele vo(t) şi

v+(t) în regim permanent?

Calculaţi frecvenţa semnalului de

ieşire vo(t).

Dimensionaţi R4 astfel încât circuitul să

asigure menţinerea oscilaţiilor în

regim permanent. Se va considera

că în conducţie rezistenţa

echivalenta a diodei este

rD1,on=rD2,on=0,5 KΩ, iar in bocare

rD1,off=rD2,off=∞. Verificaţi că

valoarea aleasă pentru R4 permite

şi amorsarea oscilaţiilor în regim

tranzitoriu.

2. Cu MOSFET cu

canal inițial de tip n

DSrR

Ra

'3

41

rDS - rezistență liniară

comandată de tensiunea vGS

D1, C3 – detector de vârf negativ

T1 funcționeaza cu vGS < 0

VP

VTh

MOSFET cu canal initial de tip n utilizat in regiunea liniara

G

D

S

22 DSDSThGSD vvvvi

Pentru vDS mic

DSThGSD vvvi 2 ThGSDS

DSDS

vvi

vr

2

1

)(2

1

ThGS

DSVv

r

DSrR

Ra

'3

41

rDS - rezistenta liniara

comandata de tensiunea vGS

D1, C3 –

detector de varf

negativ

ODSGSO VarvV ˆ,,,,ˆ

T1 functioneaza

cu vGS < 0

Oscilator cu AO și rețea defazoare RC

• Trece sus

• Trece jos

• defazajul reţelei de reacţie

este in domeniul [0o; -90o]

• amplificator de baza inversor

• care este numarul minim de

celule RC de acelaşi fel pentru

a putea construi un oscilator

sinusoidal?

transfer tensiune

Retea defazoare RC trece jos cu

trei celule

32651

1)(

RCRCjRCjr

o180r

063

00 RCRC

RCf

2

60

29

10 jr

29

10 jr

Schema oscilatorului cu AO și rețea defazoare RC

De ce nu este utilizat un amplificator inversor cu un singur AO?

Oscilatoare LC

• circuit rezonant LC paralel

• se utilizează pentru frecvențe ridicate

• rețea de reacție selectivă în frecvență

Frecvența de rezonanță:

Relația lui Thompson

LC ZZZech | | LjZCj

Z LC

1

CLj

CLZech

1

/

LCf

2

10

Circuitul LC paralel conectat in serie cu o sarcina

funcționează ca un filtru oprește banda, având

impedanța infinit la frecvența de rezonanță.

Amplificatorul de baza este inversor (EC), asadar divizorul Z2, Z3

trebuie sa introduca defazaj de -180 grade; Z2, Z3 vor fi de semn opus

(de natura diferita)

Z3 si Z1 de acelasi tip (apar conectate in serie) pentru a rezulta

un circuit rezonant paralel LC intre colector si baza

ov

Cum se conecteaza circuitul LC paralel intr-un

circuit cu RP pentru a rezulta un oscilator

sinusoidal ?

Oscilatoare in trei puncte,

amplificator cu tranzistorSchema de

principiu,

pentru

variatii de

semnal

“intrare”

“ieșire”

31

31

CC

CCC

31 LLL

CLf

2

02

1

2

02

1

LCf

Schema echivalenta pentru variatii a

oscilatoarelor in trei puncte

ov ov

Colpitts Hartley

Optional

Oscilatoare cu cuarţ

simbolcircuit

echivalent

sp CC

scazutafoartevaloareR

Se poate neglija

• Rezonanta serie

s

sLC

f2

1

• Rezonanta paralel

domeniu zeci KHz … sute MHz

oscilator

sinusoidal cu

cuarţ

• avantaj: frecventa foarte stabila, factor de calitate ridicat

• dezavantaj: oscileaza pe frecventa fixa (frecvența cuarțului)

Optional+VAl

The crystal oscillator circuit sustains oscillation by taking a voltage

signal from the quartz resonator, amplifying it, and feeding it back

to the resonator. The rate of expansion and contraction of the quartz

is the resonant frequency, and is determined by the cut and size of

the crystal.

During startup, the circuit around the crystal applies a random noise

(ac) signal to it, and purely by chance, a tiny fraction of the noise

will be at the resonant frequency of the crystal. The crystal will

therefore start oscillating in synchrony with that signal. As the

oscillator amplifies the signals coming out of the crystal, the

crystal's frequency will become stronger, eventually dominating the

output of the oscillator. Natural resistance in the circuit and in the

quartz crystal filter out all the unwanted frequencies.

Quartz is amongst one of the most common minerals in the

Earth's continental crust. It has a hexagonal crystal structure

made of trigonal crystallized silica (silicon dioxide, SiO2)