Oscilatori prostoperiodičnih oscilacija 1 6. decembar 2011. Oscilatori prostoperiodičnih oscilacija Sadržaj 1 Namena Namena 1. 1. Namena Namena 2. 2. Princip rada, uslov oscilovanja Princip rada, uslov oscilovanja 3. 3. Tipovi linearnih oscilatora Tipovi linearnih oscilatora 4. 4. RC oscilatori RC oscilatori 5 LC oscilatori LC oscilatori 5. 5. LC oscilatori LC oscilatori 6. 6. Oscilatori sa kristalom k scilatori sa kristalom kvarca arca 2 6. decembar 2011. Višestepeni pojačavači Namena Generisanje signala sa kontrolisanim dinamičkim parametrima (amplituda oblik frekvencija) parametrima (amplituda, oblik, frekvencija) Klasifikacija: Oscilatori prostoperiodičnih osciacija linearni Oscilatori složenoperodičnih oscilacija – generatori funkcija 3 6. decembar 2011. Oscilatori prostoperiodičnih oscilacija KAKO Oscilatori generišu Princip rada Kolo pojačavača Opterećenje KAKO Oscilatori generišu signal na izlazu i kada nema pobude? y i x u +x r x r Kolo povratne sprege B A=y /(x +x ); B= x /y ; A = y /x ; Opšta struktura pojačavača sa povratnom spregom. A=y i /(x u +x r ); B= x r / y i ; A r = y i /x u ; x =0 4 6. decembar 2011. Oscilatori prostoperiodičnih oscilacija x u 0
17
Embed
Oscilatori ppprostoperiodičnih oscilacijastarisajt.elfak.ni.ac.rs/phptest/new/html/Studije/predavanja... · Aktivni elementi rade u klasi A da bi se smanjila izobli ...
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Kada v poraste V se smanji tako da D1 provedeKada vu poraste, Vi se smanji, tako da D1 provede
R ’ R ||R < RVi
Rf’ =Rf||R3 < Rf
Vi
vu
vu
Nagib (pojačanje) = -Rf’/R1
176. decembar 2011. Oscilatori prostoperiodičnih
oscilacija
Kolo za kontrolu amplitude
Za negativno vu, vi poraste, tako da D2 provedeg u, i p , p
Nagib ( j č j )
Vi
(pojačanje) = -Rf’’/R1
vi
vu
vu
R ’’ R ||R RRf’’ =Rf||R4 < Rf
186. decembar 2011. Oscilatori prostoperiodičnih
oscilacija
Kolo za kontrolu amplitude
D1 provede, kada VA<Vγ=0.7V γ
VA =VR3/(R2+ R3) + viR2/(R2+ R3)vu
D2 provede, kada VB>Vγ=0.7V
V = VR /(R + R ) + v R /(R + R )
vi
VB =-VR4/(R4+ R5) + viR5/(R4+ R5)
196. decembar 2011. Oscilatori prostoperiodičnih
oscilacija
Kolo za kontrolu amplitude
⎟⎟⎞
⎜⎜⎛
++= 44 1 RVRVL (s)Vi
⎟⎟⎠
⎜⎜⎝
+++55
1R
VR
VL γ(s)
vu
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+−−=−
33 1RRV
RRVL γ(s) ⎟
⎠⎜⎝ 22 RR
206. decembar 2011. Oscilatori prostoperiodičnih
oscilacija
Kolo za kontrolu amplitude
Postoje i druga rešenja za kontrolu amplitude k j ć biti t t k kkoja će biti pomenuta tokom kursa.
216. decembar 2011. Oscilatori prostoperiodičnih
oscilacija
Oscilatori
U ovom kursu – linearni oscilatori
Iako u nazivu LINEARNI, oni moraju da sadrže i nelinearne elemente da bi zadržalisadrže i nelinearne elemente da bi zadržali kontrolu veličine amplitude
• RC oscilatori,
• Ocilatori sa oscilatornim kolima - LC oscilatori
Ocilatori sa kristalom k arca• Ocilatori sa kristalom kvarca
226. decembar 2011. Oscilatori prostoperiodičnih
oscilacija
Oscilatori
U ovom kursu – linearni oscilatori
Tipovi:- RC oscilatori
- Vinov most- Fazni pomeraj
- Oscilatori sa oscilatornim kolima- Kolpicov- Hartlejev- sa induktivnom spregom- sa negativnom otpornošću
B = Zp /(Zp + Zs ) = sCR/[sCR+(1+sCR)2]p ( p s ) [ ( ) ]
/RRAB(jω 1) 12+
)ωCR
ωCRjAB(jω 1(3
)−+
=
256. decembar 2011. Oscilatori prostoperiodičnih
oscilacija
ωCR
Oscilator sa Vinovim mostom (Wien)
)ωCRj
/RRAB(jω 1(3
1) 12
−+
+=
AB(jω)=1
)ωCR
ωCRj(3+
Im{AB(jω)}=0;
AB(jω)=1
Im{AB(jω)}=0;
0)1j(ω =−CR
za ω RC =1/ (ω RC);
0)ωCR
j(ωCR
za ωoRC =1/ (ωoRC);
odakle sledi frekvencija oscilovanja ωo =1/ (RC)
266. decembar 2011. Oscilatori prostoperiodičnih
oscilacija
Oscilator sa Vinovim mostom (Wien)
)ωCRj
/RRAB(jω 1(3
1) 12
−+
+=
)ωCR
ωCRj(3+
AB(jω)=1AB(jω)=1
)CRj
/RRAB(jω 1(3
1) 12+=Uslov oscilovanja:
)ωCR
ωCRj(3 −+
Za ω=1/(RC)
Re{AB(jω)}=1 za (1+R2/R1)=3 ⇒ R2/R1 = 2
276. decembar 2011. Oscilatori prostoperiodičnih
oscilacija
Oscilator sa Vinovim mostom (Wien)
Ukupni koeficijent povratne sprege može da se p p gposmatra kao razlika pozitivne i negativne
B = 1/(3+jωRC+1/jωRC)
p gpovratne sprege B = Bp - Bn
Bp = 1/(3+jωRC+1/jωRC)
Bn = R1/(R1 + R2) = 1/3 – 1/δ, gde jen 1 ( 1 2) , g j
/RR 212 −=δ
)/R(R 13 12 +δ
286. decembar 2011. Oscilatori prostoperiodičnih
oscilacija
Oscilator sa Vinovim mostom (Wien)
Na frekvenciji ωο, Bp=1/3,
B=Bp-Bn = 1/δ
Za AB=1 ⇒ A= δ
PozitivnaPozitivna
N tiNegativna
296. decembar 2011. Oscilatori prostoperiodičnih
oscilacija
Oscilator sa Vinovim mostom (Wien)
D ći 9 2Domaći 9.2
306. decembar 2011. Oscilatori prostoperiodičnih
oscilacija
Oscilator sa Vinovim mostom (Wien)
D ći 9 2Domaći 9.2
a) Odrediti polove funkcije 1-AB zanemarujući kolo limiterazanemarujući kolo limitera
[s1,2=(105/16)(0.015± j)]
b) Naći frekvenciju oscilovanja
[fo=1kHz]
c) Odrediti amplitudu oscilovanja ako je VD=0.7V
[21 36Vpp]31
6. decembar 2011. Oscilatori prostoperiodičnih oscilacija
[21.36Vpp]
Oscilator sa Vinovim mostom (Wien)
f se podešava u opseguf se podešava u opsegu
xHz-x MHz
R – grubo podešavanje
C – fino podešavanje
326. decembar 2011. Oscilatori prostoperiodičnih
oscilacija
Oscilator sa Vinovim mostom (Wien)
D ći 9 3Domaći 9.3
336. decembar 2011. Oscilatori prostoperiodičnih
oscilacija
Oscilator sa Vinovim mostom (Wien)
D ći 9 3Domaći 9.3
) O i i ž j ia) Odrediti položaj potenciometra pri kome se uspostavljaju
il ijoscilacije
[20kΩ][20kΩ]
b) Naći frekvenciju oscilovanja
[fo=1kHz]
346. decembar 2011. Oscilatori prostoperiodičnih
oscilacija
Oscilator faznog pomeraja
356. decembar 2011. Oscilatori prostoperiodičnih
oscilacija
Oscilator faznog pomeraja
P ktič li ijPraktična realizacija
366. decembar 2011. Oscilatori prostoperiodičnih
oscilacija
Oscilator faznog pomeraja
Analiza
Prekine se kolo u nekoj tački M
AB = V2/V1
376. decembar 2011. Oscilatori prostoperiodičnih
oscilacija
Oscilator faznog pomeraja
Primer 3.
(za vežbu kod kuće)
a) Odrediti funkciju povratne sprege kola bez limitera[AB=ω2C2RRf/[4+j(3ωRC-1/(ωRC))]
b) Odrediti frekvenciju oscilovanja i minimalnub) Odrediti frekvenciju oscilovanja i minimalnu vrednost Rf pri kojoj će se uspostaviti oscilacije
[f = 574 3Hz Rf i =120 kΩ]38
6. decembar 2011. Oscilatori prostoperiodičnih oscilacija
[fo 574.3Hz, Rfmin 120 kΩ]
Oscilator faznog pomeraja
Primer realizacije sa diskretnim komponentama
396. decembar 2011. Oscilatori prostoperiodičnih
oscilacija
Oscilator faznog pomeraja
Aktivni elementi rade u klasi A da bi se smanjila izobličenjajZahtevaju komponente sa velikim pojačanjem
(zbog velikog slabljenja u RC kolu)Gornja granična frekvencija ograničena vrednostima elemenata kola i graničnim frekvencijama aktivnihelemenata kola i graničnim frekvencijama aktivnih elemenata do 100kHz.
za FET, R>>RD=3.5kΩ, tako da se bira R=35kΩ, a tada je potrebno da C=1.86nF za fo=1kHz;
RC1ω
6=
Donja granična frekvencija ograničena veličinom i ih l C !!!
RC6
406. decembar 2011. Oscilatori prostoperiodičnih
oscilacija
pasivnih elemenata C !!!
Oscilatori sa oscilatornim kolima (LC- oscilatori)
(100kHz – 100MHz)
416. decembar 2011. Oscilatori prostoperiodičnih
oscilacija
Oscilatori sa oscilatornim kolima (LC- oscilatori)
Aktivni elementi rade u klasi C zbog većeg stepena iskorišćenja i većeg broja harmonika
f se kontroliše u opsegu x100kHz x100MHzf se kontroliše u opsegu x100kHz – x100MHz
426. decembar 2011. Oscilatori prostoperiodičnih
oscilacija
Oscilatori sa oscilatornim kolima (LC- oscilatori)
Primer realizacije sa diskretnim komponentamaPrimer realizacije sa diskretnim komponentama
f oscilovanja definiše paralelno oscilatorno kolo (energetski rezervoar)(energetski rezervoar)
Odnos X1 i X2 određuje jačinu povratne spregeOdnos X1 i X2 određuje jačinu povratne sprege
436. decembar 2011. Oscilatori prostoperiodičnih
oscilacija
Oscilatori sa oscilatornim kolima (LC- oscilatori)
Analiza
446. decembar 2011. Oscilatori prostoperiodičnih
oscilacija
Oscilatori sa oscilatornim kolima (LC- oscilatori)
AnalizaAnaliza
jXs
jX1 jX2Rg Vm BEVBE
456. decembar 2011. Oscilatori prostoperiodičnih
oscilacija
Oscilatori sa oscilatornim kolima (LC- oscilatori)
Analiza jXAnaliza
g R= X2 /X1
jXS
gmR X2 /X1
Jačina sprege jX1 jX2R
gmVBE
VBE
Xs= - (X1+X2)
Jačina sprege j 1 jX2RBE
Xs reaktansa suprotnog karaktera od X1 i X2 !!!
Moguće kombinacije, X1 =C1, X2 = C2, X = L iliMoguće kombinacije, X1 C1, X2 C2, Xs Ls ili
X1 =L1, X2 = L2, Xs = Cs ili druge
466. decembar 2011. Oscilatori prostoperiodičnih
oscilacija
Oscilatori sa oscilatornim kolima (LC- oscilatori)
Kolpicov (Colpitts)
Kolo za AC signal Kompletno kolo
476. decembar 2011. Oscilatori prostoperiodičnih
oscilacija
Oscilatori sa oscilatornim kolima (LC- oscilatori)
Kolpicov (Colpitts)p ( p )
486. decembar 2011. Oscilatori prostoperiodičnih
oscilacija
Oscilatori sa oscilatornim kolima (LC- oscilatori)
Hartlijev (Hartley)
496. decembar 2011. Oscilatori prostoperiodičnih
oscilacija
Oscilatori sa oscilatornim kolima (LC- oscilatori)
Milerov (Muller)
506. decembar 2011. Oscilatori prostoperiodičnih
oscilacija
Oscilatori sa oscilatornim kolima (LC- oscilatori)
Sa induktivnom spregom
516. decembar 2011. Oscilatori prostoperiodičnih
oscilacija
Oscilatori sa negativnom otpornošću
Oscilatori sa negativnom otpornošću
Oscilatori sa negativnom otpornošću
Negativna otpornost koristi se za kompezacijuNegativna otpornost koristi se za kompezacijugubitka na otpornim elementima oscilatornog kolatokom jedne periode oscilacijatokom jedne periode oscilacija.
Principijelna šema kola oscilatora sa negativnom otpornošću
526. decembar 2011. Oscilatori prostoperiodičnih
oscilacija
Principijelna šema kola oscilatora sa negativnom otpornošću
Oscilatori sa negativnom otpornošćuOscilatori sa negativnom otpornošću
iL i iRiL iCiR
Ravnoteža struja u ovom kolu je iskazana jednačinom11 d 011
=+++∫ uuu
u ivRdt
dvCdtvL
0111=⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−+++∫ uu
uu v
Rv
RdtdvCdtv
L ⎟⎠
⎜⎝
∫uRRdtL
0111=⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−++∫ u
uu v
RRdtdvCdtv
L53
6. decembar 2011. Oscilatori prostoperiodičnih oscilacija
⎟⎠
⎜⎝
∫uRRdtL
Oscilatori sa negativnom otpornošćuOscilatori sa negativnom otpornošću
Re i Im deo rešenja karakteristične jednačine suj j
2,1 js Ω±Σ=
( ) ( )2221
111uu GGjGGs +−±+−= ( ) ( )22,1 42 uu CLC
jC
546. decembar 2011. Oscilatori prostoperiodičnih
oscilacija
Oscilatori sa negativnom otpornošću
111
Ω±Σ= js 21,
( ) ( )224
11 21
uu GGCLC
GGC
+−=Ω+−=Σ
Da bi oscilacije mogle da se održe ili rastu sat t b j d b d Σ≥0 T jporastom vremena potrebno je da bude Σ≥0, To je
moguće samo za GG −≤ uGG ≤S obzirom da je G>0, sledi da je neophodno obezbediti
Gu< 055
6. decembar 2011. Oscilatori prostoperiodičnih oscilacija
Oscilatori sa negativnom otpornošću
K k b b diti ti t t?
Oscilatori sa negativnom otpornošću
Kako obezbediti negativnu otpornost?
Upotrebiti dvopol koji ispoljava osobinu negativneUpotrebiti dvopol koji ispoljava osobinu negativneotpornosti:
Oscilatori sa negativnom otpornošćuOscilatori sa negativnom otpornošću
Sprega komplementarnih komponenti (JFET)Dodatak
Sprega komplementarnih komponenti (JFET)
V
VSDN
VGSN
VDSP
VSDN
VSDN=VDSP; VD=VSDN+VDSP ⇒ VDS=VD/2, a VGSN=VD
⎞⎛⎞⎛
211 DD
DSNGSN
DV
VVGV
VVGI ⎟
⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−−=⎟
⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−−=
616. decembar 2011. Oscilatori prostoperiodičnih
oscilacija
2pNpN VV ⎟⎠
⎜⎝
⎟⎠
⎜⎝
Oscilatori sa negativnom otpornošću
Sprega komplementarnih komponenti (JFET)Dodatak
Sprega komplementarnih komponenti (JFET)
4V9
4 pND
VV −= pND VV −=
626. decembar 2011. Oscilatori prostoperiodičnih
oscilacija
Šta smo naučili?
• Objasniti fizičko značenje uslova oscilovanja i dati• Objasniti fizičko značenje uslova oscilovanja i dati matematičku interpretaciju (napisati odgovarajuće izraze).)
• Skicirati el. šemu oscilatora sa vinovim (Wien) mostom i operacionim pojačavačem i dati izraze zamostom i operacionim pojačavačem i dati izraze za uslov i frekvenciju oscilovanja.
• Skicirati el šemu oscilatora sa faznim pomerajem• Skicirati el. šemu oscilatora sa faznim pomerajem.
6363Pojačavači sa povratnom spregom6. decembar 2011.
Ispitna pitanja1 Barkhauzenov kriterijum oscilovanja1. Barkhauzenov kriterijum oscilovanja.2. Tipovi linearnih oscilatora.3 Stabilizacija amplitude oscilacija kod oscilatora sa vinovim3. Stabilizacija amplitude oscilacija kod oscilatora sa vinovim
mostom .
64646. decembar 2011. Pojačavači sa povratnom spregom