Date post: | 20-Oct-2015 |
Category: |
Documents |
Upload: | gustavo-lopez |
View: | 146 times |
Download: | 4 times |
COMNUNICACIONES I Ing. William Calvopiña
OSCILADORES
La oscilación se define como la fluctuación entre dos estados o condiciones. En
aplicaciones electrónicas, es un dispositivo o circuito que produce oscilaciones
eléctricas, una oscilación eléctrica es un cambio repetitivo de una forma de onda de
voltaje o de corriente.
Un oscilador electrónico es fundamentalmente un amplificador cuya señal de entrada
se toma de su propia salida a través de un circuito de realimentación. Se puede
considerar que está compuesto por:
Un circuito cuyo desfase depende de la frecuencia. Por ejemplo:
Oscilante eléctrico (LC) o electromecánico (cuarzo).
Retardador de fase RC o puente de Wien.
Un elemento amplificador
Un circuito de realimentación.
Si un oscilador es autosuficiente, los cambios en la forma de la onda son continuos y
repetitivos, ocurren a intervalos periódicos. A un oscilador autosuficiente también se
le llama oscilador de operación independiente. Los osciladores que no son
autosuficientes requieren de una señal de entrada externa o un disparador para
producir un cambio en la forma de onda de salida. A los osciladores que no son
autosuficientes se les llaman osciladores de disparo u osciladores de un solo tiro.
En un oscilador no electrónico, la primera oscilación a tener en cuenta es la producida
por un alternador, el cual, al estar compuesto por una espira que gira alrededor de su
eje longitudinal en el interior de un campo magnético, produce una corriente eléctrica
inducida en los terminales de la espiral. Esta corriente eléctrica, si el campo magnético
es homogéneo, tiene forma senoidal. Así, si la espira gira a 3600 rpm, la frecuencia de
la corriente alterna inducida es de 60 Hz.
Esencialmente, un oscilador es un sistema capaz de crear perturbaciones o cambios
periódicos en un medio. Convierte un voltaje de entrada de cd a un voltaje de salida
de ca. La forma de onda de salida puede ser una onda senoidal, una onda de diente
de sierra, una onda cuadrada (multivibrador) o cualquier otra forma de onda mientras
1
COMNUNICACIONES I Ing. William Calvopiña
se repita a intervalos periódicos. Los circuitos integrados de oscilador más usados son
el 555 y el 4069 entre otros.
Por lo general, se les llama osciladores sólo a los que funcionan en base al principio de
oscilación natural que constituyen una bobina L (inductancia) y un condensador C
(Capacitancia), mientras que a los demás se le asignan nombres especiales.
FORMAS DE ONDA
Onda cuadrada
Para generar una onda cuadrada podemos utilizar el circuito 555, de la cual se puede
crear una señal de reloj cuadrada.
Onda triangular
La generación de una onda triangular puede partir perfectamente de una señal
cuadrada, por medio de un integrador. Un condensador, cuya impedancia es 1/jwC,
en el dominio del tiempo es un integrador, así como una bobina de impedancia jwL es
un diferenciador.
Onda sinusoidal
2
COMNUNICACIONES I Ing. William Calvopiña
Para generar una onda sinusoidal podemos partir de nuevo de una onda cuadrada. La
onda cuadrada tiene la particularidad de poseer una gran componente en frecuencia
en la frecuencia de la señal.
Para obtener esta componente, que existe en la señal cuadrada, no tenemos más que
utilizar un filtro pasabanda alrededor de esta frecuencia, eliminando cualquier otra
componente que altere la función seno. Cuanto más abrupto sea este filtro, más
eliminaremos componentes residuales y más pura será la función resultante.
Otra opción, capaz de generar señales mucho más puras, consiste en la utilización de
un circuito que es capaz de oscilar de forma sinusoidal, sin necesidad de filtrar la señal
resultante. Uno de los posibles montajes es el Puente de Wien.
COMPORTAMIENTO DE LOS OSCILADORES
Los principales parámetros que permiten caracterizar el comportamiento de un
oscilador son: la potencia, el rendimiento, el nivel de armónicos, la frecuencia de
oscilación, el margen de sintonía, el espectro de ruido, y la deriva de la frecuencia con
la tensión de alimentación, con la carga, o con la temperatura. Estas características
van a determinar la calidad del oscilador y la posibilidad de utilizarlo en determinadas
aplicaciones.
Los osciladores de radiofrecuencia pueden ser de varios tipos. Los más comunes son:
Osciladores Pierce, a cuarzo o cerámicos
Osciladores LC : Hartley, Colpitts , Vackar, Seiler, Clapp
Osciladores por frecuencia sintetizada
Cada uno tiene sus ventajas y desventajas. Los osciladores Pierce a cuarzo utilizan un
cristal de cuarzo, el cual una vez en resonancia confiere al circuito una gran
estabilidad en frecuencia, pero exactamente por ese motivo es difícil obtener
osciladores de frecuencia variable: las excursiones de frecuencia son limitadas.
Cuando el oscilador Pierce usa un componente cerámico en vez de un cristal de
cuarzo, entonces las excursiones de frecuencia son algo más importantes, pero eso se
3
COMNUNICACIONES I Ing. William Calvopiña
logra a costa de la estabilidad en frecuencia. También son más sensibles a la
temperatura.
Los osciladores LC son más sencillos, y variando la capacitancia o la inductancia de
algunos componentes es posible obtener osciladores variables. Sin embargo, la
construcción mecánica es delicada, y más allá de los 15 MHz son bastante inestables:
la frecuencia "deriva". Algunos, como el Hartley, tienen un contenido de armónicos
muy rico, lo que obliga a filtrar cuidadosamente la señal para eliminar esos armónicos.
El Colpitts es sumamente utilizado. El Vackar es muy estable pero requiere en su
versión original algunos componentes muy caros o difíciles de obtener. El Seiler y el
Clapp son mejoras del Colpitts.
COMO EMPIEZA LA OSCILACIÓN?
La tensión de arranque es generada por los mismos componentes del oscilador. Los
resistores generan una tensión de ruido que tiene frecuencias senoidales mayores a los
10.000.000.000.000 hertz. Cuando el circuito arranca todas las frecuencias generadas
son amplificadas y aparecen a la salida excitando el circuito resonante que responde
sólo una de ellas, la cual es realimentada a la entrada del circuito con la fase adecuada
para que se inicie la operación.
TIPOS DE OSCILADORES
OSCILADORES DE PUENTE DE WIEN
El oscilador de puente de Wien es un oscilador RC no sintonizado de corrimiento de
fase, que usa retroalimentación tanto positiva como negativa. Es un circuito oscilador
relativamente estable, de baja frecuencia, que se sintoniza con facilidad, y se suele
usar en generadores de señal para producir frecuencias de 5Hz a 1MHz.
Se usa casi siempre en los generadores de audio comerciales y también se prefiere,
generalmente, en otras aplicaciones de pequeñas frecuencias.
4
COMNUNICACIONES I Ing. William Calvopiña
Condiciones de oscilación
Una de las condiciones necesarias para que un amplificador con realimentación
positiva oscile es que la fase en la frecuencia a la que queremos la oscilación se haga
nula, que es equivalente a requerir una función de transferencia enteramente real, con
su parte imaginaria nula.
Una forma de hacer esto (no deja de ser curiosa), consiste en igualar a 0 la parte real
del denominador de la función de transferencia. Al ser ésta cero, se cancela el término
“j” de numerador y denominador y queda una función real. En esta ocasión,
obtenemos que w=1/RC, cosa que era de esperar. El puente puede realizarse con
valores distintos, pero la expresión se complica bastante y no aporta nada nuevo.
La red de adelanto-atraso y el divisor resistivo de voltaje forman un puente de Wien.
RCjpppp
VV
in
out
132
2211
2 1CRCR
212121 CCRRRC
f o
5
COMNUNICACIONES I Ing. William Calvopiña
La función de transferencia tiene un máximo valor de 1/3 en RC
f o 21
.
A frecuencias muy bajas el argumento (diferencia de fase) vale +90°, a frecuencias
muy altas vale −90°, y a la frecuencia fo es de cero grados.
En la siguiente figura se muestra un oscilador de puente de Wien. Cuando esta
balanceado el puente, la diferencia de voltaje es igual a cero. El divisor de voltaje
proporciona una retroalimentación negativa o degenerativa, que compensa la
retroalimentación positiva o regenerativa de la res de adelanto-atraso. Este oscilador
en el encendido inicial aparece ruido (en todas las frecuencias) en Vsal que se
retroalimenta por la red de adelanto-retraso. Sólo para ruido de f0 por esa red con un
desplazamiento de fase de 0º, y con relación de transferencia de 1/3. En
consecuencia, sólo se retroalimenta una sola frecuencia (f0) en fase, sufre una
ganancia de voltaje de 1 en el lazo, y produce oscilaciones autosostenidas.
Un oscilador de Wien se puede construir básicamente con un amplificador de ganancia
constante positiva (operacional), G0, realimentado positivamente en modo paralelo-
paralelo mediante una red de Wien.
6
COMNUNICACIONES I Ing. William Calvopiña
Go debe ser mayor que 3
Diseño
Enunciado: Diseñar un oscilador en puente de Wien de manera que la frecuencia de
oscilación sea fo = 1Hz.
Para realizar el diseño simplemente hay que elegir un valor del condensador de la red
de Wien, por ejemplo: C = 0,01mF= 10F.
Ahora se emplea la fórmula obtenida para R:
CfR
o21
= 15915
Se puede elegir un valor de 16 k,
si se elige R2 = 10k, el valor R1 = 2R2 = 20k.
Go debe ser mayor que 3, no puede conseguirse con un sistema lineal, por lo que
resulta preciso introducir elementos no lineales en el sistema, puede ser un PTC,
resistencia con coeficiente positivo de temperatura, lámpara de tungsteno, diodos, o
FET.
Se reemplaza la resistencia R2 por la lámpara:
7
COMNUNICACIONES I Ing. William Calvopiña
cuando el sistema se conecta a la alimentación, R2 está fría, su resistencia es baja y
Go = (1 + R1/R2) >3.
Cuando empieza a oscilar el sistema, la lámpara se calienta y la resistencia R2
aumenta su valor, con lo cual Go disminuye.
La resistencia R1 debe ajustarse de modo que la oscilación producida tenga la
amplitud deseada y no falle el arranque de la oscilación.
OSCILADORES LC
Los osciladores LC son circuitos osciladores que utilizan circuito tanque LC
(bobina - condensador) para los componentes que determinan la frecuencia. Su
funcionamiento se basa en el almacenamiento de energía en forma de carga eléctrica
en el condensador y en forma de campo magnético en la bobina. Los osciladores LC
tienen la ventaja de emplear elementos reactivos pequeños, tienen una calidad mayor
que los RC, pero en un rango amplio son difíciles de sintonizar.
La siguiente figura muestra el funcionamiento del circuito tanque LC. Como se puede
ver una vez que se inyecta corriente en el circuito, se intercambia energía entre el
inductor y el capacitor, y se produce un voltaje correspondiente de salida.
8
COMNUNICACIONES I Ing. William Calvopiña
La forma de onda de voltaje es:
9
COMNUNICACIONES I Ing. William Calvopiña
La característica de este tipo de circuito, también conocido como circuito tanque LC, es
que la velocidad con que fluye y regresa la corriente desde el condensador a la bobina
o viceversa, se produce con una frecuencia (f0) propia, denominada frecuencia de
resonancia, que depende de los valores del condensador (C) y de la bobina (L), y
viene dada por la siguiente fórmula:
Donde:
F se mide en Hercios, C en Faradios y L en Henrios.
Los osciladores LC incluyen los osciladores Hartley y Colpitts.
Osciladores Hartley.- Es un circuito electrónico basado en un oscilador LC.
Se trata de un oscilador de alta frecuencia que debe obtener a su salida una
señal de frecuencia determinada sin que exista una entrada. Este tipo de
oscilador es muy utilizado en receptores de radio con transistores adaptándose
con facilidad a una gran gama de frecuencias.
La siguiente figura muestra el esquema de un oscilador de Hartley. El
amplificador transistorizado (Q1) proporciona la amplificación necesaria para
tener una ganancia de unidad en el voltaje de lazo a la frecuencia de
resonancia. El capacitor de acoplamiento (CC) proporciona la trayectoria de la
retroalimentación regenerativa. Los componentes L1a, L1b y C1 son los que
determinan la frecuencia, y Vcc es el voltaje de suministro.
10
COMNUNICACIONES I Ing. William Calvopiña
El circuito equivalente de cd para el oscilador de Hartley se muestra a
continuación. Cc es un capacitor de bloqueo que aísla el voltaje de polarización
de cd y evita que se ponga en corto a una tierra a través de L1b. C2 también es
un capacitor de bloqueo que evita que el voltaje de suministro del colector pase
a tierra a través de L1a. La bobina de radiofrecuencia es un corto circuito para
cd.
11
COMNUNICACIONES I Ing. William Calvopiña
Para corriente alterna el circuito equivalente se presenta en la siguiente figura.
Cc es un capacitor de acoplamiento para ca y proporciona una trayectoria para
la retroalimentación regenerativa del circuito tanque a la base de Q1. C2 acopla
las señales de ca del colector de Q1 con el circuito tanque. La bobina de
radiofrecuencia funciona como un circuito abierto en ca ye en consecuencia
aísla la fuente de poder de cd y las oscilaciones de ca.
El oscilador de Hartley funciona como sigue: en el encendido inicial aparece una
multitud de frecuencias en el colector de Q1 y se acoplan al circuito tanque a
través de C2. El ruido inicial proporciona la energía necesaria para cargar a C1.
Una vez que C1 se carga parcialmente, comienza la acción del oscilador.
El circuito tanque sólo oscila con eficiencia a su frecuencia de resonancia. Una
parte del voltaje oscilatorio del circuito tanque va a través de L1b y se
retroalimenta a la base de Q1, donde se amplifica. La señal amplificada aparece
desfasada 180º más a través de L1; en consecuencia, la señal que regresa a la
base de Q1 está amplificada y con su fase desplazada 360º. Por lo anterior el
circuito es regenerativo y sostiene oscilaciones sin señal externa de entrada.
12
COMNUNICACIONES I Ing. William Calvopiña
La frecuencia obtenida en el oscilador de Hartley se aproxima con la siguiente
fórmula:
En donde: L= L1a+L1b C=C1
El circuito básico usando un transistor bipolar, considerando sólo el circuito de
oscilación, consta de un condensador entre la base y el colector (C) y dos
bobinas (L1 y L2) entre el emisor y la base y el colector respectivamente. La
carga se puede colocar entre el colector y L2.
En este tipo de osciladores, en lugar de L1 y L2 por separado, se suele utilizar
una bobina con toma intermedia.
Para poder ajustar la frecuencia a la que el circuito oscila, se puede usar un
condensador variable, como sucede en la gran mayoría de las radios que usan
este oscilador, o bien cambiando la relación entre L1 y L2 variando una de ellas
como en los receptores Collins; a esta última técnica se la llama "sintonía por
permeabilidad".
El circuito de polarización se diseña de tal forma que afecte lo menos posible al
circuito de oscilación, para ello se pueden emplear condensadores de
desacoplo, choques de radiofrecuencia, etc. Esta es la razón por la cual en la
imagen no se dibujan.
Frecuencia de oscilación:
13
COMNUNICACIONES I Ing. William Calvopiña
)(21
21 LLCf o
Condición arranque:
si el transistor utilizado es un BJT:
si el transistor utilizado es un FET:
gm > 0
Osciladores Colpitts.- Es un circuito electrónico basado en un oscilador LC
diseñado por Edwin H. Colpitts. La estructura de este oscilador es muy parecida a
la de un oscilador de Hartley, pero cambiando la posición de sus componentes. El
elemento central es un transistor, hay una bobina entre el colector y la base y
dos condensadores, uno entre el colector y el emisor y otro entre la base y el
emisor. El circuito de polarización debe afectar lo mínimo posible a éste, para lo
cual se suelen emplear condensadores de desacoplo (de capacidad mucho más
elevada que los del circuito de oscilación) y choques de radiofrecuencia (bobinas
de elevado valor).
Este tipo de oscilador es muy utilizado en generadores de frecuencia de alta
calidad y se usa principalmente para obtener frecuencia por encima de 1 Mhz.
Su estabilidad es superior a la del oscilador Hartley.
La siguiente figura muestra el diagrama de un oscilador de Colpitts. El
funcionamiento de este oscilador es muy parecido al oscilador de Hartley, con
la excepción de que usa un divisor capacitivo en lugar de una bobina con
derivación. El transistor Q1 proporciona la amplificación, Cc proporciona la
trayectoria de retroalimentación regenerativa, L1, C1a y C1b son los componentes
para determinar la frecuencia, y Vcc es el voltaje de suministro de cd.
14
COMNUNICACIONES I Ing. William Calvopiña
El siguiente circuito es equivalente de cd del oscilador de Colpitts. C2 es un
capacitor de bloqueo, que evita que aparezca en la salida el voltaje de
suministro de colector. La RFC (bobina de radiofrecuencia) de nuevo es un
corto circuito en cd.
15
COMNUNICACIONES I Ing. William Calvopiña
El circuito equivalente de ca del oscilador de Colpitts se muestra a
continuación. Cc es un capacitor de acoplamiento para ca, y proporciona la
trayectoria de regreso de la retroalimentación regenerativa desde el circuito
tanque a la base d Q1. La RFC es un circuito abierto en ca, y desacopla las
oscilaciones de la fuente de poder de cd.
El funcionamiento del oscilador de Colpitts es casi idéntico al del oscilador de
Hartley. En el encendido inicial aparece ruido en el colector de Q1, y suministra
la energía al circuito tanque haciéndolo comenzar a oscilar. Los capacitares C1a
y C1b forman un divisor de voltaje. La caída de voltaje a través de C1b se
retroalimenta a la base de Q1 a través de Cc . Hay un desplazamiento de fase
de 180º, de la fase al colector de Q1 y otro desplazamiento de fase de 180º más
a través de C1. En consecuencia, el desplazamiento total de fase es 360º y la
señal de retroalimentación es regenerativa. La relación de C1a a C1b+C1b
determina la amplitud de la señal retroalimentada.
La frecuencia del oscilador de Colpitts se aproxima bastante bien con la
siguiente ecuación:
16
COMNUNICACIONES I Ing. William Calvopiña
En la que L=L1 1b1a
1b1a
CCCC
C
Una mejora de este circuito es el oscilador Clapp.
Frecuencia de oscilación:
Condición arranque para que el circuito empiece a oscilar espontáneamente es
la siguiente:
Si el transistor utilizado es un BJT:
Si el transistor utilizado es un FET:
gm > 0
Una variación de un circuito para el Oscilador de Colpitts:
17
COMNUNICACIONES I Ing. William Calvopiña
Oscilador Clapp.- Este oscilador, similar al Seiler, es una modificación del
Oscilador Colpitts, en el cual se pone un condensador en serie con la bobina del
circuito resonante. Eso permite inductancias más elevadas y sobre todo, un
factor Q (también llamado factor de calidad o factor de mérito) de la bobina
más elevado, lo que permite que el oscilador sea más estable.
Oscilador Vackar.- Es muy estable pero requiere en su versión original
algunos componentes muy caros o difíciles de obtener.
Oscilador Seiler.- El Oscilador Seiler es un oscilador Colpitts mejorado pero
más difícil a poner a punto.
En este oscilador se agrega una capacidad en paralelo y una capacidad en serie
entre la bobina y la realimentación del oscilador. Como la capacidad en serie
con la bobina le substrae reactancia, por lo tanto la bobina puede tener una
inductancia más alta, y por lo tanto, tener un factor Q mayor.
Con esta mejora, la estabilidad mejora un poco. El oscilador Seiler es preferible
al Oscilador Clapp cuando se usan varicaps como elementos de control, porque
la bobina está conectada a la masa.
Sin embargo, el bajo valor de capacidad de acople en el oscilador Seiler puede
provocar una deriva en frecuencia.
Los osciladores Colpitts, Clapp y Seiler cuando usan un MOSFET o FET como
elemento de ganancia, pueden requerir una bobina de reactancia suficiente en
la puerta S (source).
El oscilador Armstrong.- n este circuito el colector excita un circuito tanque
resonante LC. La señal de realimentación se toma de un devanado secundario
pequeño y se lleva a la base. Hay un desplazamiento de fase de 180’ en el
transformador, lo que significa que el desplazamiento de fase alrededor del lazo
es cero. Ignorando el efecto de carga de la base, la fracción de realimentación
es B = . Donde M es la inductancia mutua y L es la inductancia del
primario. Para que el oscilador Armstrong arranque, la ganancia de tensión
debe ser mayor que 1/B.
18
COMNUNICACIONES I Ing. William Calvopiña
Un oscilador Armstrong utiliza un transformador de acoplo para realimentar la
señal. Esta es la manera de reconocer variaciones de este circuito básico. Al
devanado del secundario algunas veces se le conoce como Bobina de
compensación, pues realimenta la señal que mantiene las oscilaciones. La
frecuencia de resonancia está dada por la ecuación.
Uno de los primeros sistemas utilizados por los transmisores de radiodifusión
FM fue el sistema Armstrong, que se ven en los diagramas de bloques El
sistema Armstrong utiliza un desfasador y un modulador equilibrado. La señal
de RF del oscilador a cristal se aplica al desfasador y al modulador equilibrado.
Lo único que ocurre en el desfasador es un desfase de 90° de la señal sin
modular. Tanto la señal de AF moduladora como la señal de RF.
Es bastante inestable.
En general, no se considera de mucha utilidad el oscilador Armstrong, debido a
que la mayoría de los diseñadores evitan en lo posible los transformadores.
DEBER: Oscilador de Vackar, Seiler, Clapp y Armstrong
19
COMNUNICACIONES I Ing. William Calvopiña
OSCILADORES A CRISTAL
Los osciladores con redes resonantes LC difícilmente permiten alcanzar factores altos
de calidad. Para conseguir factores de calidad superiores y una mejor estabilidad de la
frecuencia de oscilación (frente a variaciones de la temperatura, de la tensión de
alimentación o de la resistencia de carga) se pueden utilizar cristales de cuarzo. Los
cristales de cuarzo se pueden utilizar para que el circuito pueda resonar únicamente a
la frecuencia de resonancia serie del cristal (aprovechando el hecho de que a esta
frecuencia el cristal presenta una impedancia mínima) o a la frecuencia de resonancia
paralelo (a esta frecuencia presenta una impedancia máxima).
Los osciladores de cristal son circuitos osciladores de retroalimentación, en donde el
circuito tanque LC se reemplaza con un cristal para el componente que determina la
frecuencia. El cristal actúa de manera similar al tanque LC, excepto que tiene varias
ventajas inherentes. A los cristales se les llama a veces resonadores de cristal y son
capaces de producir frecuencias precisas y estables.
Circuito equivalente del cristal
En la siguiente figura se muestra el circuito eléctrico equivalente de un cristal y la
curva de impedancia y reactancia. Cada componente eléctrico equivale a una
propiedad mecánica del cristal. C2 es la capacitancia real formada entre los electrodos
del cristal, el cristal mismo es el dieléctrico. C1 equivale a la docilidad mecánica del
cristal (llamada también resiliencia o elasticidad). L equivale a la masa del cristal en
vibración y R es la pérdida por fricción mecánica.
20
COMNUNICACIONES I Ing. William Calvopiña
Circuito con oscilador de cristal
Las más comunes son el discreto y el Pierce de circuitos integrados y el medio puente
de RLC. Cuando necesite muy buena estabilidad en la frecuencia y circuitos
razonablemente sencillos, el Pierce discreto es una buena opción. Cuando su principal
preocupación es el bajo costo y la capacidad de una interfaz digital sencilla, será
suficiente con un oscilador Pierce utilizando IC. Sin embargo, para la mejor
estabilidad de la frecuencia, el medio puente RLC es la mejor opción.
Oscilador discreto de Pierce.- El oscilador Pierce es un oscilador en el cual
el circuito resonante LC es reemplazado por un cristal de cuarzo. El modelo de
un cristal de cuarzo puede describirse por un circuito equivalente, compuesto
de la conexión en paralelo entre: una inductancia L, a su vez en serie con una
resistencia R y un condensador C1, y un condensador C2. Su frecuencia de
operación abarca todo el rango de cristal desde 1kHz a aproximadamente 30
kHz. Desarrolla una alta potencia de la señal de salida mientras que disipan
poca potencia en el mismo cristal.
La estabilidad de frecuencia de corto plazo en el oscilador de cristal Pierce es
excelente, esto se debe a que el circuito de entrada de carga Q es casi tan alta
como la Q interna del cristal. La única desventaja del oscilador Pierce es que
requiere de un amplificador de alta ganancia.
El cristal de cuarzo tiene un factor Q (factor de mérito o factor de calidad)
sumamente elevado. Con él se pueden obtener frecuencias estables del orden
de las partes por millón.
21
COMNUNICACIONES I Ing. William Calvopiña
Oscilador Pierce de circuitos integrados.- Proporcionan menos estabilidad
de frecuencia, se puede implantar utilizando un diseño digital sencillo de IC
(circuito integrado) y reduce sustancialmente el costo sobre los diseños
discretos convencionales.
22
COMNUNICACIONES I Ing. William Calvopiña
Módulo de oscilador de cristal
Consiste en un oscilador controlado por cristal y un componente de voltaje variable,
como por ejemplo un diodo varactor. Todo el circuito esta contenido en un
encapsulado de metal. En la siguiente figura se ve un diagrama simplificado de un
módulo de oscilador de Colpitts de cristal.
X1 es el cristal mismo y Q1 es el componente activo para el amplificador. C1 es un
capacitor variable que permite variar la frecuencia del oscilador de cristal dentro de un
margen angosto de frecuencias de funcionamiento de funcionamiento. VC1 es un
capacitor variable por voltaje (varicap o diodo varactor).
La frecuencia con la que oscila el cristal se puede ajustar un poco cambiando la
capacitancia de VC1, es decir, cambiando el valor del voltaje de polarización inversa.
OSCILADORES PARA MICROPROCESADORES O
MICROCONTROLADORES
Todo microprocesador o microcontrolador requiere de un circuito que le indique a que
velocidad debe trabajar. Este circuito es conocido como un oscilador de frecuencia.
23
COMNUNICACIONES I Ing. William Calvopiña
En el caso del microcontrolador PIC16F84 el pin 15 y el pin 16 son utilizados para
introducir la frecuencia de reloj.
Existen microcontroladores que tienen su oscilador internamente y no requieren de
pequeños circuitos electrónicos externos. El microcontrolador PIC16F84 requiere de
un circuito externo de oscilación o generador de pulsos de reloj. La frecuencia de
reloj máxima es de 20 Mhz.
Algunos osciladores que se puede utilizar son:el Oscilador tipo "XT" (XTal) para
frecuencias no mayores de 4 Mhz.
En la siguiente figura se puede observar la configuración del circuito.
La condición básica importante para que este oscilador funcione es que los
condensadores C1 y C2 deberán ser iguales.
A continuación se detallan algunos valores:
Frecuencia de
OscilaciónC1 C2
455 Khz 47 - 100 pF 47 - 100 pF
2 Mhz 15 - 33 pF 15 - 33 pF
4 Mhz 15 - 33 pF 15 - 33 pF
24