surse de alimentare2

7/29/2019 Surse de Alimentare2

1/37

GRUP SCOLAR ENERGETIC TIMISOARA

ATESTAT PROFESIONAL DE

NIVEL 3

SURSE DE ALIMENTARE ,AMPLIFICATOARE ,OSCILATOARE ,MODULATOARE ,DEMODULATOARE

SPECIALIZARE: TEHNICIAN OPERATOR TEHNIC DE

CALCUL

NDRUMTOR PROIECT: CANDIDAT:

Prof.Ing. POPESCU SILVANA FsIE MARIUS-ILIE

2008

CUPRINS

1.Surse de alimentare:............................................................................2

1.1.Generalitati................................................................................3

1.2.Clasificarea redresoarelor..............................................................................2

Redresore monofazate........................................................................................3

a) redresorul monofazat monoalternanta...........................................................3

b) redresorul monofazat dubla alternanta transformator cu priza mediana.......5

c) redresorul monofazat, dubla alternanta, in montaj de tip punte.....................6

2.Amplificatoare:.....................................................................................8


2/37

3.Oscilatoare:...........................................................................................9

3.1.Generalitatii....................................................................................................9

3.2.Parametrii oscilatoarelor................................................................................9

3.3.Clasificarea oscilatoarelor..............................................................................9

3.4.Oscilatoare sinusoidale................................................................................10

a.oscilatoare cu circiuite LC.......... 20320k101u .....................................................................10

b.oscilatoare RC................................................................................................18

4.Modulatoare/ Demodulatoare:...........................................................22

4.1.Modulatoare.................................................................................................22

Modulatoare de amplitudine ..............................................................................22

Modulatoare de frecventa..................................................................................23

4.2.Demodulatoare:...........................................................................................25

Demodulatoare pentru oscilatii modulate n amplitudine...................................26

Demodulatoare pentru oscilatii demodulate n frecventa...................................27

Demodulatorul cu circuite dezacordate..............................................................29

Bibliografie:...........................................................................................30

CAP.1. SURSE DE ALIMENTARE

1.1Generalitati


3/37

Pentru alimentarea aparaturi electronice sunt necesare surse de energie de curent

continuu. Aceste surse pot fi surse chimice (baterii galvanice, acumulatoare) sau redresoare.

Prin redresor se ntelege un circuit electronic capabil sa transforme energia electrica de

curent alternativ n energie electrica de curent continuu. Alimentarea redresoarelor se face deobicei de la reteaua de energie electrica.Redresoarele de puteri mici ( pna la 1 kW) se

alimenteaza n curent alternativ monofazat, iar cele de puteri mari se alimenteaza n curent

alternativ trifazat.

Dintre elementele componente ale redresorului cele electronice trebuie sa aiba

proprietatea de a conduce unilateral, respectiv sa prezinte o caracteristica pronuntata neliniara si

sa functioneze n regim neliniar. Se pot folosi diode cu vid (kenotroane), diode semiconductoare,

tiratroane, tristoare, etc.

Schema bloc a unui redresor (fig1) contine urmatoarele elemente (pornind de la sursa de

energie alternativa, -de obicei reteaua electrica-) :

-transformatorul de retea, cu ajutorul caruia se obtine n secundar valoarea tensiunii

alternative ce trebuie redresata ;

-elementul redresor, cu proprietati de conductie unilaterala, la iesirea caruia se obtine otensiune (de un singur sens) pulsatorie ;

-filtru de netezire, cu rolul de a micsora pulsatile tensiuni redresate, rednd o tensiune ct

mai apropiata de cea continua ;

-rezistenta de sarcina pe care se obtine tensiunea continua.

n anumite cazuri, aceasta schema bloc poate fi completata cu un etaj suplimentar destabilizare si de reglare a tensiunii continue obtinute. Sunt, de asemenea, cazuri n care unele

elemente ale schemei pot lipsi: de exemplu poate lipsi transformatorul de retea sau, n cazul unor

instalatii industriale, care functioneaza cu tensiune pulsatorie, pote lipsi filtrul de netezire.


4/37

Fig 1. Schema bloc a unui redresor

a-sursa de curent (reteaua); b- transformatorul; c- elementul redresor; d- filtrul

e- sarcina pe care se obtine tensiunea continua

1.2 Clasificarea redresoarelor

Redresoarele se pot clasifica dupa urmatoarele criterii:

Dupa tipul tensiunii alternative redresate (numarul de faze):

-Redresoare monofazate;

-Redresoare polifazate (de obicei trifazate);

Dupa numarul de alternante al curentului alternativ pe care le redreseaza:

-Redresoare monoalternanta;

-Redresoare bialternanta.

Dupa posibilitatea controlului asupra tensiunii redresate:

-Redresoare necomandate;

-Redresoare comandate sau reglabile.

Dupa natura sarcinii:

-Redresoare cu sarcina rezistiva (R);

-Redresoare cu sarcina inductiva(RL);


5/37

-Redresoare cu sarcina capacitiva(RC).

REDRESOARELE MONOFAZATE: aceste tipuri de redresoare se folosesc pentru

puteri medii (sute de wati). Ele pot fi att monoalternanta, ct si bialternanta.

a.Redresorul monofazat monoalternanta:

Schema electrica a acestui tip de redresor este redata n figura 2, a. Functionarea are loc

astfel: la aplicarea unei tensiuni alternative n primar, ia nastere n secundar tot o tensiune

alternativa, ce se aplica pe anodul diodei redresoare. Pe durata alternantelor pozitive dioda

conduce, n circuit apare un curent proportional cu tensiunea aplicata, deci avnd aceasi forma cu

ea. Pe durata alternantelor negative, dioda este blocata si curentul prin circuit este nul. Curentul

prin sarcina circula deci ntrun singur sens, sub forma unor alternante (curent pulsatoriu).

Fig 2 Redresor monofazat monoalternanta cu sarcina rezistiva:

a- schema electrica ; b- forma de unda a tensiuni redresate.

Tensiunea la bornele sarcinii (u s) reprezentata in figura 2. b are expresia matematica:

(1)

n intervale n care dioda conduce: si:

(1 bis)


6/37

n intervale n care dioda este blocata .

Unul dintre cei mai importanti parametri ai redresoarelor este factorul de ondulatie care

este definit astfel :

(2)

n cazul unui redresor ideal, factorul de ondulatie trebuie sa fie zero. n general > 1, deci

forma tensiunii redresate nu este multumitoare. Pentru a o mbunatati se folosesc scheme de

redresare dubla alternanta .

Alt parametru al redresorului este randamentul sau (), definit ca raportul dintre puterea

utila de curent continuu furnizata n sarcina si puterea consumata, absorbita de la retea:

(3)

n acest caz valoarea puterii utile va fi : (4)

iar puterea absorbita de la retea, n timpul alternantei pozitive n care dioda functioneaza, va fi:

(5)

avnd:

n care:

UI -tensiunea alternativa aplicata diodei;


7/37

Us -tensiunea redresata la bornele sarcinii;

rd -rezistenta de conductie a diodei;

Rd -rezistenta de sarcina.

Valoarea randamentului devine: .

Tensiunea inversa maxima este:

b.Redresorul monofazat dubla alternanta cu transformator cu priza mediana

In figura 3-a este redata schema electrica a unui redresor dubla alternanta, la care

tensiunea de alimentare se aplica printrun transformator avnd un secundar cu priza mediana

legata la masa. Se observa ca schema contine doua redresoare monoalternanta, formate din:

-nfasurarea , , ;

-nfasurarea , , .

Fig 3. Redresor monofazat dubla alternanta folosind transformator


8/37

cu priza mediana si sarcina rezistiva:

a -schema electrica; b -forma de unda a tensiunii redresate.

Datorita modului n care sunt conectate nfasurarile secundare, tensiunile la bornele celordoua sectiuni variaza n antifaza. La aparitia alternantei pozitive la nfasurarea , dioda este

polarizata direct, conduce si determina aparitia curentului , care strabate rezistenta de sarcina

n sensul indicat pe figura. n acest interval, n nfasurarea find aplicata alternanta

negativa, dioda este polarizata invers si curentul prin circuitul ei este nul.

Cnd se aplica alternanta negativa pe L'2 dioda D1 se blocheaza si, respectiv, aparnd

alternanta pozitiva pe L''2 dioda D2 conduce. n circuitul ei apare curentul i''A ce strabate Rs in

sensul din figura, sens ce coincide cu cu cel al curentului i' A .In felul acesta la bornele sarcinii

apare o tensiune de forma indicata in figura 3, b.

n acest caz, valoarea factorului de ondulatie este de 0,67 adica o valoare subunitara, ceea

ce constituie o serioasa ameliorare, iar randamentul este de 0,8

Tensiunea inversa maxima rezulta, pentru dioda blocata, din nsumarea dintre valoarea

tensiunii negative aplicate pe anodul sau de catre transformator si tensiunea pozitiva aflata la

bornele rezistentei de sarcina, deci pe catodul diodei blocate. n acest caz:

(6)

Se observa avantejele redresorului dubla alternanta, constnd ntro forma de unda mai

apropiata de cea continua si un randament de valoare dubla, dar si dezavantajele sale, constnd

ntro schema mai complicata si mai costisitoare (secundar cu priza mediana, doua dioderedresoare), ca si n conditiile mai severe impuse diodelor redresoare n privinta tensiunii inverse

maxim admise.

c. Redresorul monofazat, dubla alternanta, n montaj de tip punte


9/37

Schema ce ofera avantajele redresorului anterior, evitnd dezavantajele lui, este cea a

unui redresor monofazat dubla alternanta n punte (figura 4).

Figura 4. Redresor monofazat dubla alternanta, n punte -avnd sarcina rezistiva: a -sarcinaelectrica; b -forma de unda a tensiunii redresate.

Cele patru diode redresoare folosite formeaza bratele unei punti, la care alimentarea prin

curent alternativ se face printro diagonala, de la secundarul unui transformator, iar tensiunea

redresata se culege la bornele unei rezistente plasate n cea de a doua diagonala.

Functionarea redresorului este urmatoarea: n timpul aplicarii alternantei pozitive la o

extremitate a secundarului transformatorului, conduc diodele D1 si D3 , care sunt polarizate direct, determinnd un curent i'A n rezistenta Rs , iar diodele D2 si D4 find invers polarizate sunt

blocate.

La aparitia celei de a doua alternante, D1 si D3 sunt blocate, pe cnd D2 si D4 conduc,

determinnd aparitia curentului i''A ce strabate n acelasi sens rezistenta de sarcina Rs. Se observa

ca forma tensiunii redresate este aceiasi ca si n cazul redresorului folosind un transformator cu

priza mediana, tensiunea inversa maxima pentru fiecare dioda find nsa Uim ,ca si n cazul

redresorului monoalternanta.

Dezavantajele acestui montaj constau n numarul marit de diode folosite (patru) si

necesitatea unei bune izolari fata de restul elementelor a capatului nelegat la masa al rezistentei

de sarcina Rs.


10/37

CAP.2. AMPLIFICATORUL ELECTRONIC

Amplificatoarele electronice sunt cuadripoli activi, capabili sa redea la iesire semnale

electrice de putere mult mai mare dect cele de intrare.

Clasificarea amplificatoarelor

1.Dupa natura semnalului cu preponderenta amplificat:

-amplificator de tensiune ;

-amplificator de curent;

-amplificator de putere.

2.Dupa banda de frecventa:

-amplificator de c.c. (de la f=0);

-amplificator de audiofrecventa(20Hz-20kHz);

-amplificator de foarte nalta frecventa(30MHz-300MHz).

3.Dupa latimea benzii de frecventa:


11/37

-amplificator de banda ngusta;

-amplificator de banda larga.

CAP.3. OSCILATORUL

3.1.Generalitati


12/37

Oscilatoarele sunt generatoare de semnale electrice ntretinute, cu frecventa proprie (care

functioneaza deci fara semnal de intrare).

Fata de amplificatore, oscilatoarele prezinta asemanari si deosebiri. Asemanarea consta n

proprietatea comuna de a transforma energia de curent continuu a sursei de alimentare n energiede curent alternativ a semnalului generat. Deosebirea consta, n primul rnd, n faptul ca pentru

efectuarea acestei operatii amplificatoarele necesita un semnal de comanda, pe cnd oscilatoarele

lucreaza fara semnal exterior de comanda. n al doilea rnd, semanalul de iesire al unui

amplificator are frecventa determinata de semnalul de intrare, pe cnd frecventa data de oscilator

are parametrii circuitelor care l compun.

3.2.Parametri oscilatoarelor

Ca generatoare de semnale, oscilatoarele trebuie sa ndeplineasca anumite conditii privind

principalii sai parametrii si anume:

-forma semnalului generat;

-domeniul de frecventa n care lucreaza;

-stabilitatea frecventei semnalului de iesire;

-marimea si stabilitatea amplitudinii semnalului de iesire;

-coeficientul de distorsiuni neliniare impus.

3.3.Clasificarea oscilatoarelor

Oscilatoarele se pot clasifica dupa urmatoarele criterii:

dupa forma semnalului pe care l genereaza:

-oscilatoare sinusoidale;

-oscilatoare nesinusoidale;


13/37

dupa domeniul de frecventa n care lucreaza:

-oscilatoare de joasa frecventa (de audiofrecventa);

-oscilatoare de nalta frecventa (de radiofrecventa);

-oscilatoare de foarte nalta frecventa;

dupa principiul de functionare:

-oscilatoare cu rezistenta negativa;

-oscilatore cu reactie;

dupa natura circuitelor care intervin n natura lor:

-oscilatoare RC;

-oscilatoare LC;

-oscilatoare cu cuart.

4.Oscilatoare sinusoidale

Acest tip de oscilatoare se caracterizeaza prin faptul ca semnalul generat contine o

singura frecventa, avnd forma:

(7)

Valoarea frecventei dorite se poate obtine fie cu ajutorul unui circuit LC acordat

(oscilatoare LC), fie prin intermediul unei reactii pozitive selective (oscilatoare RC).

a. Oscilatoare cu circuite LC

Oscilatoarele LC sunt circuite ce folosesc proprietati selective ale circuitelor LC.


14/37

Principiul de functionare a acestui tip de oscilatoare duce la obtinerea la iesire a unor

oscilatii de amplitudine constanta, fortat ntretinute.

innd seama de faptul ca ntrun circuit LC cu elemente reale ( r>0), datorita pierderilor,

amplitudinea oscilatiilor scade treptat pna la zero (oscilatile se amortizeaza), realizarea uneiamplitudini constante, n aceste conditii, se poate face numai compensnd pierderile cu ajutorul

unei energii corespunzatoare, convenabil alese.

n vederea acestei compensari energetice, se pot folosi doua metode:

-introducerea n circuit a unui element cu rezistenta negativa;

-aplicarea la intrarea amplificatorului, prin intermediul unui cuadripol, a unui semnal defaza, deci folosirea unei reactii pozitive.

Oscilatoarele cu rezistenta negativa. Realizarea acestor oscilatoare are la baza

compensarea pierderilor produse n circuitul LC real, cu ajutorul unei rezistente negative, astfel

nct, atunci cnd rezistenta totala a circuitului devine zero, aceasta sa nceapa sa oscileze pe

freventa sa de rezonanta, cu o amplitudine constanta a oscilatiilor.

Un astfel de circuit (fig 5) comporta n ramura inductiva, unde s-a reprezentat separatrezistenta proprie a bobinei, un element de rezistenta negativa.

Figura 5. Circuit acordat RLC cu rezistenta negativa

Tipul oscilatilor generate depinde de valoarea totala a rezistentei circuitului:


15/37

n care:

rL este rezistenta proprie a bobinei;

ru -rezistenta negativa introdusa n circuit.

Rezistenta totala rtotpoate fi:

rtot > 0: circuitul avnd pierderi de energie prin caldura, oscilatiile se amortizeaza pna la

zero;

rtot = 0: energia introdusa de elementul exterior compenseaza pierderile, oscilatiile, si

pastreaza amplitudinea constanta;

r tot < 0: oscilatiile cresc treptat, teoretic pna la infinit, practic find limitate de

caracteristicile neliniare ale elemtelor active din circuit.

n cea ce priveste rezistenta negativa introdusa, deoarece elementele fizice nu pot avea

valori rezistive negative, se folosesc componente electronice care prezinta n anumite domenii

rezistente negative, respectiv la care cresterea tensiunii la borne antreneaza scaderea curentului

n circuit.

Dintre componentele electronice studiate, prezinta rezistenta negativa tetroda (n conditii

de efect dinatron) si dioda tunel, pe domeniul descrescator al caracteristicii de tip N.

n figura 7 se redau scheme cu astfel de elemnte ce prezinta rezistenta negativa (notate n

figura 7, a prin simbolul N). n figura 7, b n circuit a fost inclusa o dioda tunel (DT).

Desi simple din punct de vedere constructiv, oscilatoarele cu rezistenta negativa se

folosesc rar, datorita deficientelor legate de gasirea unor elemente cu rezistenta negativa avnd obuna stabilitate n functionare.

Oscilatoarele LC cu reactie. Oscilatoarele LC cu reactie sunt amplificatoare cu reactie

pozitiva, avnd fie n componenta circuitului de sarcina, fie n cuadripolul de reactie un circuit

oscilant alcatuit din bobine si condensatoare.


16/37

Aceste oscilatoare se bazeaza pe compensarea pierderilor din circuit prin intermediul unui

semnal de reactie pozitiva, adus de la iesirea la intrarea oscilatorului, prin intermediul

cuadripolului de reactie.

S-a aratat n capitolul referitor la reactia n amplificatoare ca un amplificator cu reactieconsta dintrun amplificator cu amplitudinea A, avnd o bucla de reactie alcatuita dintrun

cuadripol, cu factorul de transfer (figura 8).

Fig 7. Scheme de oscilatoare cu rezistenta negativa

Fig 8. Schema de principiu a unui amplificator cu reactie

Prin intermediul acestuia o parte din semnalul de la iesire se readuce la intrarea

amplificatorului.

Valoarea amplificarii cu reactie este data de relatia:


17/37

(8)

n care:

A este amplificatorul circuitului de reactie;

factorul de reactie;

Ao amplificarea fara reactie;

Din relatia de mai sus rezulta ca daca:

sau

(9)

atunci amplificarea A este infinita si amplificatorul cu reactie se transforma n oscilator.

Aceasta conditie, de reactie pozitiva, asigura aparitia unui semnal la iesire, fara aplicarea

unui semnal de intare. Explicatia consta n faptul ca semnalul dat de cuadripolulu de reactie,

aplicat la intrarea amplificatorului, reprezinta chiar semnalul necesar pentru ntretinerea

oscilatiilor.

Desi, teoretic, din relatia stabilita rezulta A infinit, neliniaritatea elementelor active

folosite duce la limitarea oscilatiei de iesire, a carui amplitudine este data de parametri

elementului activ si ai cuadripolului de reactie.

Deoarece att amplificarea, ct si factorul de transfer sunt redate prin numere complexe

relatia (8), denumita si relatia lui Barkhausen, este echivalenta cu doua conditii reale, una

referitoare la module, iar cealalta referitoare la faze.


18/37

Se stie ca un numar complex zse poate scrie:

(10)

n care:

zeste modulul numarului complex;

-faza sa .

n aceste conditii relatia (9) devine:

sau:

din care rezulta simultan:

(11)

(12)

si pentru:

(12 bis)


19/37

Relatiile (11) si (12) arata ca:

-factorul de transfer al cuadripolului trebuie sa aiba modulul egal cu inversul modulului

amplificarii;

-defazajul cuadripolului de reactie trebuie astfel ales nct oricare ar fi defazajul introdus

de amplificator n circuit, semnalul de reactie aplicat sa fie n faza cu semnalul de la intrarea

amplificatorului.

Prima conditie se numeste conditia de amplitudine, iar a doua conditie referitoare la faza,

poarta numele de conditie de faza.

n cazul oscilatoaelor LC frecventa de oscilatie este data de parametri circuituiluioscilant, avnd valoarea:

(13)

Circuitul oscilant ce selecteaza frecventa de oscilatie find montat fie ca circuit de sarcina

a amplificatorului, fie drept cuadripol de reactie, rezulta ca la acest tip de oscilatoare pot fi

elemente selective att amplificatorul (pentru primul caz), ct si cuadripolul de reactie (n cel de-

al doilea caz).

Domeniul de lucru ala acestor oscilatoare este cel al frecventelor nalte, pentru care se pot

realiza relativ usor bobinele cu inductanta L mica. Circuitele folosesc de obicei ca amplificator

un singur element activ.

Dupa montajul folosit pentru asigurarea reactiei, oscilatoarele se clasifica n:

-oscilatoare n trei puncte;

-oscilatoare cu cuplaj magnetic;

-oscilatoare cu cuart etc.


20/37

Oscilatoarele n trei puncte. La acest tip de oscilatoare, cele trei impedante, ce constituie

sarcina apmlificatorului si cuadripolului de reactie, se conecteaza la cei trei electrozi (,,cele trei

puncte'') ai elementului activ (tranzistor).

Conectarea se face astfel nct unul din electrozi, comun la doua din impedante, sa fie nacelasi timp conectat la potentialul masei. n multe scheme se leaga la masa emitorul

tranzistorului respectiv (figura 9, a), obtinndu-se tensiunle de iesire U1 si de reactie U3, indicate

n figura 9, b (unde s-au prezentat numai schemele echivalente de curent alternativ).

Figura 9. Schema de principiu a unui oscilator,,n trei puncte'' :

a -cu cele trei puncte scoase n evidenta

b -cu indicarea tensiunilor de iesire si de reactie

Pentru oricare tip de oscilator aspectele cele mai importante sunt:

-relatia pe care trebuie s-o ndeplineasca parametrii circuitului pentru a asigura intrarea n

oscilatie (amorsarea oscilatilor);

-valoarea frecventei de oscilatie.


21/37

Oscilatoarele cu cuplaj magnetic. Oscilatoarele din aceasta categorie au n componenta

lor un amplificator si un cuadripol de reactie, ntr care semnalul de reactie se transmite inductiv

de la un circuit oscilant acordat la o bobina de reactie sau invers.

La aceasta categorie de oscilatoare se pot deosebi doua tipuri:

-un tip de oscilatoare cu cuplaj magnetic la care sarcina amplificatorului este circuitul

oscilant acordat (CO) si cuadripolul este sub forma unei bobine de reactie (figura 13, a) ;

-alt tip de oscilatoare avnd ca sarcina a amplificatorului o bobina si drept cuadripol de

reactie un circuit acordat CO (figura 13, b).

Figura 13. Oscilator cu cuplaj magnetic

a -cu circuit acordat n colector si bobina de reactie montata n circuitul de intrare; b -cu bobina

n colector si circuit acordat montat n circuitul de intrare.

Oricare ar fi situatia, frcventa de oscilatie a oscilatorului este frecventa de rezonanta a

circuitului acordat, determinata de valorile parametrilor sai L si C. Rezulta ca proprietatile


22/37

selective ale oscilatorului n privinta frecventei unice de lucru (la un montaj dat) se pot datora fie

amplificatorului (daca CO reprezinta sarcina sa), fie cuadripolului de reactie (daca acesta este

construit din CO respectiv).

Stabilitatea frecventei oscilatoarelor cu reactie. O problema importanta care apare laoscilatoare este stabilitatea frecventei oscilatiilor. Frecventa de oscilatie find determinata de

inductanta si capacitatea circuitului acordat, orice variatie a acestora duce la variatia frecventei

de lucru. Cele mai importante cauze care pot provova variatia parametrilor LC ai circuitului sunt:

-variatia de temperatura a mediului ambiant;

-variatia tensiunior de alimentare;

-schimbarea n timp a valorilor LC a circuitului.

Pentru a obtine oscilatoare de mare stabilitate se pot folosi fie metode de compensare, fie

metode de protectie:

-metodele de compensare presupun folosirea termistoarelor pentru a mentine curentul

constant la variatile de temperatura si a varistoarelor pentru a mentine curentul constant la

variatile de tensiune (n anumite limite);

-presupun introducerea elementelor circuitului acordat ntrun termostat care mentine

temperatura constanta.

n oricare din cazuri cuplajul elementului acticv cu circuitul acordat se face ct mai slab

cu putinta.

La oscilatoare lucrnd pe o frecventa fixa se poate ameliora stabilitatea folosind pentru

frecvente nalte cristalul de cuart.

Oscilatoarele cu cristal de cuart. Anumite materiale cum sunt cuartul, turmalina, sarea ,

Seignette si altele, taiate n anumite moduri prezinta proprietati piezoelctrice. Aceste proprietati

constau n aceea ca, aplicnd placutei o tensiune electrica ea si modifica dimensiunile, iar


23/37

aplicnd placutei forte mecanice apar sarcini electrice de un anumit tip pe fetele solicitate

mecanic.

Se constata experimental ca o placuta de cuart, mpreuna cu electrozii respectivi se

comporta ntrun montaj oarecum ca un circuit RLC, de tipul reprezentat n figura 15, b.

Figura 15. Cristal de cuart:

a -simbol, b -schema echivalenta.

Elementele schemei echivalente au semnificatiile:

L -echivalentul electric al masei cristalului;

Cs -echivalentul electric al elasticitatii;

R -echivalentul electric al pierderilor prin frecare;

Cp -capacitatea monturii, capacitatea dintre electrozi.

Circuitul are doua frcvente de rezonanta din care una serie si alta derivatie. Circuitul

poseda cel putin doua caracteristici esentiale:

-rezistenta de pierderi R este mult mai mica dect reactanta X, astfel nct facorul de

calitate al circuitului este foarte mare, putnd atinge valori de ordinul sutelor de mii


24/37

-valorile parametrilor R,L, Cs, Cp sunt foarte stabilite n timp si influentate putin de

elementele de circuit.

Aceste caracteristici explica marea stabilitate a oscilatoarelor cu cuart.

Avantajele oscilatoarelor cu cuart constau n obtinerea unei bune stabilitati a frecventei

ntro constructie simpla si robusta. Dezavantajul consta n faptul ca nu pot lucra dect pe

frecvente fixe, caracteristice cristalului utilizat, cuprinse ntre 100 kHz si 40 MHz; la frcvente

prea joase dimensiunile placii de cuart devin prea mari, iar la frecvente prea nalte ar fi nevoie de

placi prea subtiri care ar deveni fragile.

b. Oscilatoarele RC

n domeniul frecventelor de peste 100 Khz, oscilatoarele LC se pot realiza cu bobine si

condensatoare de valori usor de construit, cu rezistente de pierderi mult mai mici dect

reactantele respective, deci cu factori de calitate ridicati, asigurnd o buna stabilitate a frecventei.

La frecvente de ordinul zecilor de kHz apar dificultati n realizarea oscilatoarelor,

impunndu-se valori mari att inductantelor bobinelor, ct si capacitatii condensatoarelor. n

aceste conditi nu mai pot fi folosite condensatoare variabile, ci fixe, iar bobinele au un numar

mare de spire, rezistenta de pierderi mare si deci un factor de calitate slab.

La frecvente de ordinul kHz si mai mici, practic nu se mai pot folosi oscilatoare LC.

n aceste conditii, n domeniul frecventelor joase (Hz -zeci de kHz) se utilizeaza

oscilatoare cu reactie pozitiva selectiva, avnd cuadripolul de reactie construit din rezistente si

condensatoare. Aceste oscilatoare se numesc oscilatoare RC.

n cazul oscilatoarelor RC se pun aceleasi probleme ca si n cazul oscilatoarelor cu reactiestudiate anterior. Parametrii lor trebuie sa ndeplineasca att conditia de amplitudine ct si cea de

faza. Spre deosebire de oscilatoarele LC, la care frecventa de lucru are frecventa de rezonanta a

circuitului oscilant LC, n cazul oscilatoarelor RC frecventa semnalului generat este acea

frecventa pentru care, datorita reactiei pozitive, amplificarea circuitului devine infinita. Ea se afla


25/37

impunnd relatia (12) dintre aceste defazaje este satisfacuta numai pentru o singura frecventa,

egala cu frecventa de oscilatie.

Conditia de amplirudina da, ca si n cazurile anterioare, relatiile ce trebuie sa existe ntre

marimile caracteristice amplificatorului si cele ale cuadripolului de reactie pentru a asiguraamorsarea oscilatiilor.

Oscilatoarele RC se pot clasifica dupa urmatoarele criterii:

dupa numarul de tranzistoare folosite ca amplificator, oscilatoarele RC pot fi:

-oscilatoare RC cu un singur tranzistor;

-oscilatoare RC cu doua tranzistoare.

dupa configuratia cuadripolului de reactie, oscilatoarele RC pot fi:

-cu retea de defazare trece-sus (figura 17);

-cu retea de defazare trece-jos (figura 18);

-cu punte Wien (figura 19);

-cu punte dublu T (figura 20)


26/37

Figura 17. Oscilator RC cu retea de defazare trece-sus:

a -schema electrica, b -structura amplificator-cuadripol de reactie.


27/37

Figura 18. Oscilator RC ce retea de defazare trece-jos:

a -schema electrica, b structura amplificator-cuadripol de reactie.


28/37

Figura 19. Oscilator RC cu punte Wien:

a -schema electrica, b -structura amplificator cuadripol de reactie.

Figura 20. Oscilator RC cu punte dublu T.


29/37

CAP.4. MODULATOARE / DEMODULATORE

4.1Modulatoarele sunt circuite electronice continnd elemente neliniare, cu ajutorul

carora se realizeaza modulatia prin varierea unor parametri n ritmul semnalului modulator.

n figura 21 se prezinta schema bloc a unui modulator, format dintrun element neliniar si

un filtru de banda. La intrarea elementului neliniar se aplica o oscilatie purtatoare ( ), peste

care se suprapune semnalul modulator util ( ); la iesire va aparea semnalul modulat, format

din frecventa purtatoare ( ) si celelalte componente( ).Filtrul trece-banda selecteaza

banda de frecventa corespunzatoare semnalului modulat.

Cele mai folosite sunt modulatoarele de amplitudine si de fecventa.


30/37

figura 21. Schema bloc a unui modulator:

EN -element neliniar; FB -filtru trece-banda

Modulatoare de amplitudine

Elementle neliniare n cazul modulatoarelor de amplitudine, folosite n schema bloc din

figura 21. pot fi: tuburi electronice, diode semiconductoare si tranzistoare.

n telecomunicatii se folosesc modulatore avnd ca elemente neliniare unu sau mai multe

diode semiconductoare.

n figura 22,a se prezinta o schema cu o singura dioda, caruia i se aplica att semnalul

purtatoarei (F), din generatorul existent n secundar ct si semnalul util modulator (f) n primarul

transformatorului. La iesire se obtin cele trei componente: F, F+f, F-f.

Fig 22. Modulatoare:


31/37

a -cu o dioda, b .modulator echilibrat (n contratimp), c- modulator dublu echilibrat (n

inel).

n cazul n care se doreste numai obtinerea componentelor laterale, n absenta

(suprimarea) purtatoarei se foloseste o schema de modulator echilibrat (n contratimp) sau demodulator dublu echilibrat (n inel, figura 22, c). Exista scheme n care se suprima att frecventa

purtatoare ct si una din benzile laterale, cu ajutorul unui filtru trece-banda corespunzator.

Sistemul se foloseste n cazul transmisilor cu ,,banda laterala unica'' .

n radiocomunicatii, unde puterea semnalelor modulate este mult mai mare (zeci-sute de

kW), ca elemente neliniare se folosesc tuburi electronice de putere mare sau tranzistoare n cazul

emitatoarelor de putere mai mica. n aceste cazuri, producerea semnalului modulat nu se mai

bazeaza pe neliniaritatea curent-tensiune (ca la diode), ci pe dependenta parametrilor elementului

activ de variatie n timp a semnalului modulator.

Dupa electrodul pe care se aplica semnalul modulator, exista modulatie pe grila (emitor),

pe anod (colector), sau pe catod (baza), dar n practica se folosesc mai des primele doua variante.

Modulatoare de frecventa

Cea mai simpla metoda de obtinere a unei oscilatii modulate n fecventa este urmatoarea:semnalul modulator actioneaza asupra parametrilor care determina frecventa unui oscilator ce

genereaza semnalul purtator. Daca oscilatorul este de tip LC, atunci frecventa se poate considera

ca este data de relatia:

(14)

n consecinta este nevoie de un dispozitiv care sa realizeze variatia inductantei L sau a

capacitatii C n ritmul semnalului modulator. Un asemenea dispozitiv este tubul sau tranzistorul

de reactanta. Schemele de principiu a unor astfel de tranzistoare de reactanta sunt reprezentate n

figura 25.


32/37

Se poate arata ca impedanta de intare a acestui dispozitiv ZE depinde de parametri

rezistorului dupa relatia:

(15)

Figura 25. Tranzistor de reactanta:

a -schema principala, b -reactanta inductiva, c -reactanta capacitiva.

n care reprezinta panta tranzitorului; daca (figura 25, b), se obtine:

(16)

n care inductanta este:

(17)


33/37

Montajul este deci echivalent cu o inductanta a carei valoare depinde de valoarea tubului.

Daca se introduce semnalul modulator n circuitul de emitor, el determina variatia polaritatii

emitor-baza si deci variatia pantei, respectiv a inductantei Lech. n ritmul semnalului modulator.

n mod identic, folosind (figura 25. c) se obtine:

(18)

n care capacitatea echivalenta este:

(19)

Ca elemente de reactanta variabile se mai pot utiliza diode semiconductoare polarizate

invers (figura 26), de tip diode vericap, la care capacitatea de bariera C se modifica invers

proportional cu tensiunea inversa aplicata.

Pentru realizarea modulatiei de frecventa, elementele de reactanta se monteaza n paralelpe circuitul LC al oscilatorului. Aceasta metoda este relativ simpla, nsa are dezavantajul ca

stabilitatea frecventei purtatoare nu este satisfacatoare.

Figura 26. Modulatorul MF cu dioda vericap.


34/37

4.2 DEMODULATOARE

Procesul n urma caruia se obtine semnalul de modulatie dintrun semnal modulat, poarta

numele de proces de demodulatie sau de detectie. Detectia nu se poate realiza cu ajutorul unor

circuite selective, deoarece semnalul modulat nu reprezinta o componenta a celui modulat.Demodulatia, ca si modulatia, sunt procese neliniare, necesitnd componente de circuit neliniare.

Pentru demodularea semnalelor cu purtatoare sinusoidala se folosesc:

-demodulatoare pentru semnale MA, numite detectoare;

-demodulatoare pentru semnale MF, n doua variante: discriminatoare de faza si

detectoare de raport;

-demodulatoare pentru semnale MP.

Demodulatoare pentru oscilatii demodulate n amplitudine.

n cazul modulatie de amlitudine, pentru extragerea componentei cu frecventa fm din

spectrul oscilatiei modulate este nevoie de un element neliniar, urmat de un filtru trece-jos care

sa permita obtinerea frecventelor numai pna la fm, celelalte urmnd sa fie eliminate.

Ca elemente neliniare se folosesc de obicei diodele cu vid sau diodele semiconductoare,

existnd si unele scheme care utilizeaza n acest scop spatiul grila-catod al unei triode, respectiv

jonctiunea emitor-baza a unui tranzistor.

Figura 27. Circuite demodulatoare pentru oscilatii:


35/37

a -cu dioda serie; b -cu dioda paralel.

n figura 27 sunt reprezentate doua scheme mai raspndite de detectoare cu diode. Grupul

RdCd reprezinta att impedanta de sarcina a detectorului ct si un filtru trece-jos, condensatorul

Cd fiind astfel ales ca valoare, nct permite obtinerea semnalului util, dar scurtcircuiteazacomponentele de radiofrecventa. n multe cazuri, la iesirea circuitului se monteaza un filtru

trece-jos suplimentar.

Functionarea detectorului este urmatoarea: la aplicarea semnalului modulat la intrarea

diodei, acesta conduce n timpul alternantelor pozitive si este blocata pe durata alternantelor

negative, cea ce face ca semnalul obtinut imediat dupa dioda sa fie format numai dintro

alternanta a semnalului modulat, care poate fi alternanta pozitiva sau negativa, depinznd de

tipul circuitului (detectie sau derivatie) si de modul de montare n circuit a diodei.

Prezenta condensatorului Cd are urmatoarele consecinte:

-scurtcircuiteaza componentele de nalta frecventa ale semialternantei ramase, obtinndu-

se la bornele sale numai semnalul util;

-datorita inertiei sale, n timpul ncarcari pe durata alternantelor pozitive ale semnalului util, el se

ncarca la o tensiune apropiata de valoarea de vrf, dar nu se descarca dect foarte putin pedurata alternantelor negative, mentinnd astfel ridicat nivelul semnalului detectat. Pentru

obtinerea acestui efect, trebuie ca valoarea constantei de timp t= RdCd sa fie mai mare dect

perioada T0 a semnalului de nalta frecventa: . (20)

Valoarea acestei constante de timp nu se poate alege prea mare, existnd riscul ca la

valori foarte mari ncarcarea si descarcarea condensatorului sa nu se mai faca n ritmul undei

modulatoare (efect de neurmarire). ndeplinirea simultana a celor doua conditii conduce la valori

ale rezistentei Rdde ordinul k si la valori de ordinul nF pentru condensatorul C d de detectie.

Demodulatore pentru oscilatii modulate n fecventa.

n principiu, schema unui modulator pentru oscilatii MF consta din doua parti:


36/37

-o parte care transforma oscilatia MF ntro oscilatie MA;

-un detector pentru oscilatii MA.

Dupa modul n care se executa prima operatie demodulatoarele pot fi:

-demodulatoare cu circuite dezacordate;

-discriminatore de faza;

-detectoare de raport.

Demodulatorul cu circuite dezacordate

Una dintre cele mai simple metode pentru transformarea modulatiei de frecventa ntro

modulatie de amplitudine consta n utilizarea unui circuit rezonant derivatie, dezacordat fata de

frcventa purtatoare (f0) a semnalului modulat n frecventa (amplitudine-frecventa).

n figura 28 este reprodusa caracteristica unui circuit acordat derivatie (se presupune ca

circuitul este acordat pe frecventa f1). Daca circuitului i se aplica un semnal modulat n frecventa

de purtatoare f si amplitudinea constanta, atunci o data cu variatia frecventei (n limitele f),

amplitudinea relativa a semnalului care se culege de la bornele sale variaza ca n figura 28,c(amplitudinea relativa reprezinta raportul dintre amplitudinea semnalului de iesire avnd o

frecventa oarecare si cea corespunzatoare frecventei purtatoare).


37/37

Figura 28. Principiul de functionare a modulatorului MF cu circuit dezacordat:

a -caracteristica amplitudine-frecventa; b -variatia frecventei;

c -variatia amplitudini relative a semnalului de iesire.

surse de alimentare2

Documents