oscilator de semnal sinusoidal pt dom de audio frecventa

8/12/2019 Oscilator de Semnal Sinusoidal Pt Dom de Audio Frecventa

1/21

Facultatea de Electronic, Telecomunicaii i Tehnologia Informaiei

PROIECT

LA DISCIPLINA

DISPOZITIVE SI CIRCUITE ELECTRONICE

Generator de semnal sinusoidal pentru domeniul de audio-re!"enta#

2012 - 2013

Coordonator$ Student$

Prof. Dr. Ing.Drago Dobrescu Dobre Marius- lin

!r"#$$%

- & -


2/21

TE%A PROIECTULUI$

'e cere (roiectarea unui generator de semnal sinusoidal (entru domeniul deaudiofrec)enta.

I# OSCILATORUL

*a fi reali+at cu autorul unui am(lificator o(erational si )a a)ea frec)enta cu(rinsaintre fmin / 0+ si fma1 2 30+.

Tensiunea de iesire a oscilatorului )a fi *oma1 #* , iar tensiunea de iesire minima )afi *omin m*.

Im(edanta de sarcina )a fi 4/ 5. 6 .

II# RETELE DE REACTIE

'e )a (roiecta reteaua de reactie, ai carei (aremetri )or determina (roiectarea

am(lificatorului. 7eteaua de reactie negati)a este un circuit 78 cu (ro(rietati de

selecti)itate , in sensul ca (re+inta un ma1im al caracteristicii de transfer, F9:;Uin

Uies ,

unde


3/21

ceasta retea are frec)enta la care defa+ea+a cu &>/data de relatia" f

kRC #?.

&

+unde @

R

Ries , 7 im(edanta de intrare in am(lificator si 7ies

im(edanta de intrare a am(lificatorului.

Retea de dea&are !u trei !elule identi!e de tip tre!e 'os$

Frec)enta de lucru a acestui filtru este " fRC.

?.

=scilatoare de ordin II, la care reteaua are defa+a nul la frec)enta utila , iar

am(lificatorul este nein)ersor.

- $ -


4/21

reteaua du(lu )T*$

In ca+ul retelei dublu ATB, frec)enta utila este" f RC.

&.

Reteaua +ien$

7eteaua 9ien este cel mai folosit circuit de reactie (o+iti)a din oscilatoarele 78.

8om(ortarea in frec)enta a circuitului (oate fi intuita tinand cont ca la frec)ente oase

- # -


5/21

condensatorul 8& re(re+inta o intreru(ere , iar la frec)ente inalte 8 scurcircuitea+a la masa

semnalul de la iesire . stfel la frec)ente e1treme circitul are caracteristica de transfer nula in

sensul ca la aceste frec)ente circuitul nu lasa sa treaca nimic.

7e+ol)and analitic se obtine un factor de transfer"

F9:;;:

;:

Uin

Uies ( )

&.

.&

&

&

.

.

&&

&

CRCRj

C

C

R

R

+++.

Ma1imul acestei functii de este la frec)enta la care termenul "

este nul , adica /.&.&

&

CCRR. Ca aceasta (ulsatie defa+aul introdus de retea este nul.

'i acest as(ect este im(ortant , (entru ca defa+aul introdus de retea (oate influenta caracterul

reactiei :de e1em(lu , daca s-ar introduce un defa+a de /reactia nu ar mai fi (o+iti)a, ci

negati)a;. lura caracteristicii de transfer F9:; si a defa+aului 9:; introdus de reteaua

9ien este data in figura de mai os"

In (ractica se aleg cele doua re+istente res(ecti) cele doua condensatoare de )alori

egale astfel incat 7&77 iar 8&88 . In acest ca+ se obtine (entru caracteristica de

- 4 -

( )&

&

&

CRCRj


6/21

transfer a am(lificatorului , la frec)enta f//, )aloarea &$ adica atenuarea minima a

retelei 9ien este de $ ori. 7e+ulta ca , (entru a inde(lini conditia lui %ar@hausen , care este

in ca+ul nostru" F9:; ) & trebuie reali+at un am(lificator cu am(lificarea )$.

De o im(ortanta deosebita sunt si as(ectele legate de im(edantele de intrare si iesireale retelei 9ien , care trebuie sa satisfaca anumite relatii im(reuna cu im(edantele de intrare,

res(ecti) de iesire ale am(lificatorului . ceste relatii sunt legate de conditiile de idealitate in

care a fost dedusa analitic caracteristica de transfer a retelei . In aceste conditii de idealitate ,

im(edanta de iesire a am(lificatorului : considerat ca generatorul care ataca reteaua ; a fost

considerata nula , iar im(edanta de intrare la borna nein)ersoare a am(lificatorului

:considerata ca sarcina a retelei 9ien; a fost considerata infinit de mare :reteaua in gol;. 8um

aceste )alori nu (ot fi obtinute , se )a cauta ca re+istentele de intrare , res(ecti) iesire ale

am(lificatorului sa satisfaca conditiile de idealitate (rin inegalitatile"

7am(lificatoriesire 79ienintrare

7am(lificatorintrareGG79ieniesire

'e calculea+a analitic im(edantele de intrare ale retelei 9ien la /"

79ienintrare$7

79ieniesire.

$R

stfel se )a (roiecta am(lificatorul , astfel incit conditiile de mai sus sa fie inde(linite.

7eali+area unei retele 9ien a carei frec)ente f/sa (oata fi reglata in ca+ul nostru (e

a(roa(e trei decade :/0+-2@0+; se )a face (rin introducerea , in locul re+istentelor din

retea a unor re+istente )ariabile intre 7min se 7ma1 astfel incat

- ? -


7/21

fminGCRmaz.

& si fma1

CRmin.

&

.

8um introducerea doar a re+istentelor )ariabile nu este eficace in ca+ul gamei largi de

frec)ente , se )or folosi $ condensatoare (e fiecare decada"

'chema retelei 9ien (entru oscilator.

sa cum se )ede in figura (otentiometrele P )aria+a sincron :fi+ic ele au cursoarele

montate (e acelasi a1; iar cand cursorul e la minim, re+istenta (otentiometrelor este nula iar

77min. 8and cursorul e la ma1im 7Pma1H7min , unde Pma1este )aloarea ma1ima (e care o

(oate lua (otentiometrul P.

Pentru (roiectarea acestei retele 9ien a fost necesara im(artirea domeniului de frec)enta

in $ ben+i se(arate"

,anda " &/0+&//0+,anda ." &//0+&@0+

,anda /" &@0+&/@0+

,anda 0 " &/@h+....&//@h+

,anda - &/0+&//0+

- 2 -


8/21

Pentru am(lificatoare obisnuite , re+istenta minima a retelei 9ien o alegem de &@.

legem o re+istenta 7%8 de /,49 cu toleranta &J : E? ; .In ca+ul cel mai defa)orabil

7min&@H/,/&3&/&/ .

8alculam condensatorul retelei 9ien"

8&ma1min.

&

fR

&//&/&/,$.

&

&4,24&/-2F&,4F

legem 8&&,4F&/J.

In cel mai defa)orabil ca+ , atunci cand 7min&/&/si 8&&FH&/J&,&F , frec)enta

ma1ima )a fi"

fma1 ?&/&,&&/&/,$.&

$ 0+ .

8alculam acum (otentiometrul necesar.*aloarea sa ma1ima ,

Pma1min&.

&

fC-7min &/&/

4,&.&/D,/,$.

&?

&$#

legem Pma1&4@ cu o toleranta de &/J.De mentionat ca in calculul acestei )alori am

considerat tot ca+ul cel mai defa)orabil , adica"

7min&/&/si

8&/,F

8alculam , in ca+ul cel mai defa)orabil :8&/,F , Pma1&$,4 @, 7min// ;, frec)enta

minima a oscilatorului."

fmin ;//&$4//:&/2,/,$

&

;:&

&?ma1

min +=

+ PRC &&.# 0+ ,

deci este atinsa oricum si frec)enta minima de &,4 0+

- > -


9/21

,anda . - &//0+&@0+

In acest ca+ , alegem 8/,&8&&//nF 'e modifica imediat si frec)entele limita ale

ben+ii"

fma1$/0+

fmin&+

,anda / - &@0+&/@0+

In acest ca+ , alegem 8$/,/&8&&/nF Frec)entele limita ale ben+ii sunt in acest ca+"

fma1$//0+

fmin&/0+

,anda 0 - &/@h+....&//@h+

In acest ca+ , alegem 8#/,/&8&&nF Frec)entele limita ale ben+ii sunt in acest ca+"

fma1$///0+

fmin&//0+

Du(a cum se obser)a , frec)entele limita sunt atinse , iar in ca+ul cel mai defa)orabil,

be+n+ile se su(ra(un , astfel incat nu e1ista frec)ente din domeniu care sa nu fie atinse.

- -


10/21

III# PROIECTAREA A%PLI1ICATORULUI

'e )a (roiecta un am(lificator cu intrare diferentiala si cu urmatorii (arametri"

- m(lificarea in bucla deschisa a)GG$

- 7e+istenta de intrare la borna nein)ersoare GG&,442@

- 7e+istenta de iesire &,4&@

- 7e+istenta de sarcina 7C4/

'chema circuitului ce include am(lificatorul. 'e alege = de ti( % 2#&.

7e+istenta de intrare in cele doua intrari :cea in)ersoare si cea nein)ersoare; este maimare de M, iar cea de iesire este de ordinul +ecilor de ohmi deci acest am(lificator

satisface cerintele legate de re+istentele de intrare , res(ecti) iesire.

m(lificarea in bucla deschisa este de minim &/4GG$.

- &/ -


11/21

Tensiunea de alimentare diferentiala o este de * :data de (roiectare;.

Tran+istorii T&si Tinde(linesc functia de buffer si sunt necesari deoarece re+istenta de sarcina,

7Ceste mica ,4/.Tinand cont ca este re(etor (e emitor,el )a micsora (ractic re+istenta etsului

anterior de &ori.7e+ulta , daca consideram ca tran+istorii aru min&// , ca re+istenta etaului

anterior trebuie sa fie de ma1im 4//@.legem deci P4//@.Ca randul sau P trebuie sa fie

mult mai mare decat re+istenta ma1ima de iesire a etaului urmator :atenuatorul in tre(te;

.ceasta la randul sau are )aloarea de 7&:7H7$H7#H74; si este , tinand cont de tre(tele

alese , de 7& :7&7H7$H7#H74;.7e+ulta ca (utem alege 7&&/@, de unde re+ulta si

celelalte re+istente ale atenuatorului"

7,/@,7$/,7#/,,74./-re+istente de /,49 ,clasa de (reci+ie E? cu

toleranta &J.

Prin 72 )a circula un curent de minim mAV

Rl

Vo?/

4/

$ma1,=

= ,iar la borne )a a)ea o tensiune

de circa *cc-*%E&-*%E>-&,2,>* deci )a a)ea )aloarea de"

72 =&&$?/

>,?

mA

V. Puterea ma1ima disi(ata este deP2,> *?/m/,$?9 , deci 72 )a

a)ea (uterea disi(ata de mimim &9.legem 72 de &&/din clasa E& cu toleranta &/J.

T& disi(a tot /,$?9, deci il alegem de ti( %D&$4 :*8E#4*,I8&,Pd?,49, min2/;

T il alegem %8&/2 cu :*8E#4*,I8&//m,Pd$//m9 ,min&4;.

74 o alegem de &//3&/J , /,49 , astfel incat r&G74GP .

8ondensatoarele 8&,8 trebuie sa (re+inte o reactanta negliabila la frec)entele de lucru.7e+ulta

relatia de dimensionare"

nFkRf

CinT

.,#4//24.

&

.

&&

&min

=

=>>

K

FRf

CL

#.4/24.

&

.

&.

min

=

=>>

- && -


12/21

legem 8&&//nF&/J ,8-&//F&/J

IV# REACTIA NEGATIVA

cest circuit este reali+at cu TE8-L si are rolul de a mentine am(lificarea circuitului la

)aloarea $ atunci cand semnalul la iesire este de ***.tuci cand el tinde sa creasca ,

am(lificarea circuitului scade , iar cand semnalul scade , am(lificarea creste.cest circuit de

autoreglare este necesar deoarece conditia de oscilatie a semnalului este o egalitate

:relatia %ar@hausen ; , im(osibil de obtinut (ractic.

'chema retelei de reactie negati)a"

'chema retelei de reactie negati)a.

Dioda Df redresea+a tensiunea de la iesirea oscilatorului , astfel ca la bornele

condensatorului 8fde obtine o tensiune continua, negati)a, (ro(ortionala cu am(litudinea

semnalului de iesire . ceasta tensiune comanda (oarta tran+istorului care isi modifica

transconductanta si influentea+a reactia negati)a, asa cum a fost descris. legem TE8-L-ul de

ti( %F 4? cu urmatorii (arametri de catalog"

ID''?..&/ m , *T-&..-$* , *Dsma1$/*.

- & -


13/21

Deoarece am ales 7F&7(&&//@trebuie ca re+istenta echi)alenta a circuitului

format din 7f in (aralel cu restul circuitului sa fie de circa 4/@, (entru ca factorul de

transfer sa fie &$ +

kk

K

4/&//

4/.

8and semnalul de iesite are )aloarea =* :conditie initiala ;, TE8-L-ul are transconductanta"

gm

Vp

V

V

I GS

P

DSS &.

K

8um *!'/ re+ulta ca gm -P

DSS

V

I. -

V

A

.

&/>. $

> m*

7e+istenta echi)alenta a TE8-L-ului este rech mg

& /,&4 @ &4.

Estimam transconductanta TE8-L-ului la *!' -/,&*"

gm-V

A

.

&/>. $

:&-.

&

;#m*

7e+istenta echi)alenta in acest ca+ este de 4/.

legem 7f ce)a mai mare decat )aloarea de 4/@"

7f4? @

Putem calcula acum 7f$"

7f$ este inseriata cu rechsi acestea doua , in (aralel cu 7f trebuie sa aiba re+istenta de

4/@. rech este considerata la *!'-4*.

Deci"

4/@( )

$.

.$

RfRfr

RfRfr

ech

ech

++

+

re+ulta 7f$"

- &$ -


14/21

7f$

+

kRf

rRfRfrkechech

4/.

.;.:4/#??@deci alegem 7f$#2/ @.

Trebuie (roiectat di)i+orul 7f#-Pf astfel incat , du(a redresare si filtrare in (oarta

tran+istorului sa a)em o tesiune de &*.

Di)i+orul de tensiune )a di)i+a tensiunea de la iesirea oscilatorului de #* la )aloarea de &*.

legem 7f# de &/@. 7e+ulta )aloarea lui Pf din relatia"

.

&

#=

+PfRf

Pfdeci Pf &/@

Deoarece reglaul am(litudinii este destul de critic , )om alege un (otentiometrusemireglabil de &//@(entru Pf din care de )a regla (recis am(litudinea dorita.

legem condensatorul 8f astfel incat"

8fGG#

&

minRf

#.

&

minRff

#F legem un condensator electrolitic de &//F/J

la tensiune de lucru de&?*.

legem 8f&GG.

&

minRf

..

&

minRff

&F legem care su(orta //m si o tensiune in)ersa ma1ima de 24*.

- -


15/21

V# PROIECTAREA SURSEI DE ALI%ENTARE

'ursa de alimentare )a asigura cele doua tensiuni de alimentare , direct de la reteaua de /*.

'chema %loc.

Pentru o buna functionare a stabili+atorului )a trebui ca la intrarea acestuia , adica la iesirea

redresorului sa a)em o tensiune mai mare cu cati)a )olti fata de cea stabili+ata. = tensiune mare

duce de obicei la cresterea factorului de stabili+are a stabili+atorului (rin cresterea am(lificarii

am(lificatorului de eroare, dar scade randamentul sursei.


16/21


17/21

Proie!tarea redresorului si a iltrului$

'chema (ro(usa.

legem (untea de diode D% &PM/4 cu un curent ma1im admis de & si o tensiune

ma1ima admisa de 4/*. legem condensatoarele electrolitice de filtra 8&8&4//F&?*.

Proie!tarea sta(ili&atorului$

'chema stabili+atorului de & *.

- &2 -


18/21

Ca acest ti( de stabili+ator tensiunea de iesire este de


19/21

8ircuitul (rinci(al al oscilatorului este am(lificatorul cu reactie negati)a. cest circuit

are doua intrari" una in)ersoare , notata (e schema cu A-B, si una nein)ersoare notata (e schema

cu AHA.'emnificatia lor este aceea ca am(lificatorul am(lifica de fa(t diferenta semnalelor de la

cele doua intrari ,cea nein)ersoare, res(ecti) cea in)ersoare.

- & -


20/21

- / -


21/21

,I,LIOGRA1IE

&. 7usu ., %re+eanu !h., 8ircuite electronice" 8ulegere de (robleme (entru (roiectare

. Dascalu D., 7usu ., Profirescu M., Dis(o+iti)e si circuite electronice, Editura Didactica

i Pedagogica, %ucuresti, &>

$. 9orld 9ide 9eb

#. Qndrumar de laborator D8E

- & -

oscilator de semnal sinusoidal pt dom de audio frecventa

Documents