4.1 Osciladores de Feedback. Muitos sistemas requerem uma entrada na forma de um padrão periódico, geralmente sinusoidal, por exemplo, o LO necessário para conduzir os receptores heterodinais considerados nas últimas seções. Estes osciladores podem assumir várias formas. Os lasers controlados por cavidade são uma forma de oscilador de retorno. Assim como os osciladores de circuito de transistor utilizados em rádios domésticos e TV. Aqui vamos usar o exemplo de um simples oscilador eletrônico, mas lembre-se de que resultados semelhantes podem ser exibidos para muitos outros tipos de fonte de sinal coerente. O exemplo bem utilizado está ilustrado na figura 4.1a. Isso mostra um oscilador de mudança de fase do transistor. Todos os osciladores de feedback requerem algum dispositivo ou mecanismo que forneça ganho combinado com uma disposição de feedback que envia uma parte da saída dos sistemas de volta para ser re-amplificada após um atraso de tempo adequado. Em 4.1a, o ganho é fornecido pelo transistor. O feedback atrasado por tempo é fornecido pelos capacitores resistores de amplificador marcados C e R. Embora este sistema use um tipo particular de transistor e rede de feedback, podemos generalizar seu comportamento no arranjo ilustrado na figura 4.1b. Isso mostra um amplificador que possui um ganho de voltagem, cuja saída e entrada estão ligadas através de uma rede de feedback. Isso retorna uma fração, da tensão de saída para a entrada dos amplificadores. Note-se que tanto os amplificadores quanto o fator de feedback são dependentes da freqüência. Em geral, tanto o amplificador como a rede de feedback alterarão a magnitude e a fase do sinal. Para ter isso em conta, é normal tratar tanto e como valores complexos. O amplificador e a rede de feedback formam um loop. Uma flutuação inicial do sinal na entrada dos amplificadores produzirá uma saída que, por sua vez, produz um novo sinal de entrada lsquoechoedrsquo na entrada dos amplificadores. Essa nova entrada, por sua vez, será ampliada e produzirá um novo eco na entrada, o qual. Etc. Depois de nsquotrips ao redor do looprsquo, a amplitude do mais novo eco será Ao olhar para esta expressão, podemos ver que se os ecos desaparecerem. No entanto, se arranjarmos isso, então o tamanho dos ecos tende a crescer com o tempo (ou pelo menos permanece constante se providenciarmos isso). Como resultado, descobrimos que um sinal inicial produz um sinal repetido e repetitivo cuja amplitude não se desvanece com o tempo desde que possamos garantir que cada eco ou ciclo de flutuação atrasado se deslocem no caudal da flutuação anterior com a mesma fase sinusoidal. Como resultado, desde que as duas expressões 4.5 amp. 4.6 estejam satisfeitas, só temos que conseguir o sistema kickrsquo fornecendo o ciclo inicial de entrada. As expressões 4.5 amp. 4.6 tomadas em conjunto são chamadas Critério Barkhausen. Qualquer sistema que satisfaça este critério é capaz de oscilar em qualquer freqüência para a qual as expressões são ambas verdadeiras. Note-se que, na prática, a expressão 4.6 geralmente é satisfeita apenas por um ou mais valores de frequência discreta, pelo que o sistema só pode oscilar nessas freqüências específicas. Também deve notar-se que o fato de que um sistema satisfaz o critério não garante que ele realmente oscilará. O processo deve ser iniciado por uma pequena flutuação inicial da freqüência correta. Se este chute de partida estiver ausente, o sistema pode simplesmente sentar-se em estado quiescente. Felizmente, qualquer pequena, breve, flutuação que contenha algum poder na frequência, f. Irá iniciar uma sequência de oscilações constantes ou crescentes naquela frequência. Na prática, isso significa que geralmente não precisamos fornecer uma entrada específica para iniciar o processo. O lsquoshockrsquo elétrico de ligar o amplificador dos osciladores (a fonte de ganho) geralmente é suficiente para fazer as coisas acontecerem. Caso contrário, o ruído aleatório presente em todos os sistemas físicos reais geralmente pode fornecer o pontapé de partida necessário. Qualquer pessoa familiarizada com a eletrônica pode ver que o oscilador de retorno é quase idêntico a um sistema de amplificação controlada por feedback. A única diferença é que um amplificador de comentários não deve satisfazer o Critério Barkhausen, enquanto um oscilador deve. Na prática, esta é uma das regras básicas da eletrônica, ldquo Todos os amplificadores de feedback tentam oscilar e todos os osciladores não têm muitos tipos diferentes de oscilador de feedback eletrônico. Se você tiver uma olhada nos livros de eletrônicos, você pode encontrar lsquoHartley Oscillatorsrsquo, lsquoColpitts Oscillatorsrsquo, lsquoWien Bridge Oscillatorsrsquo, etc., etc. Embora seus detalhes sejam diferentes, eles usam a mesma técnica de combinação de uma seção de ganho com um arranjo de feedback que fornece o atraso de tempo de fase Necessário para o sistema oscilar a uma freqüência específica. Podemos representar o comportamento de todo o sistema em termos de um ganho de loop global. E a frequência (ou frequências) que tem uma mudança de fase de loop onde a oscilação é possível como o (s) valor (ões), de modo que, em uma situação ideal, possamos esperar organizar que exista apenas uma freqüência onde exatamente igual a unidade. Se isso for feito, uma oscilação a esta frequência continuará para sempre sem que sua amplitude seja maior ou menor. No entanto, tendemos a achar que as oscilações só podem ser iniciadas quando. Isso faz com que as coisas aconteçam, mas isso significa que a amplitude da oscilação tende a aumentar exponencialmente com o passar do tempo. Em um sistema de oscilador real, esse crescimento acabará por ser limitado de alguma forma. Por exemplo, nos osciladores mostrados na figura 4.1, as oscilações de tensão serão limitadas pelo tamanho das tensões nos trilhos de potência que fornecem energia ao oscilador. (Naturalmente, o poder de oscilação deve vir de algum lugar e há sempre um limite na potência disponível). Em geral, portanto, um oscilador tende a iniciar, sua amplitude de oscilação cresce (geralmente rapidamente), até que seja limitada por algum processo ou recurso Do sistema. A ação desse processo limitante é reduzir o ganho de loop eficaz até que seu módulo seja unidade. A oscilação continua com uma forma de onda de uma amplitude essencialmente constante. O exemplo acima supõe que estavam considerando uma forma eletrônica de um simples oscilador harmônico. Daí gera uma onda de seno. Outras formas de oscilador podem produzir outros tipos de formas de onda, ondas quadradas, ondas triangulares, até ondas caóticas não periódicas. Cada sistema requer uma combinação de algum ganho com algum feedback. Conteúdo e páginas mantidas por: Jim Lesurf (jcglst-and. ac. uk) usando TechWriter Pro e HTMLEdit em uma máquina RISCOS com o StrongARM. Universidade de St. Andrews, St Andrews, Fife KY16 9SS, Scotland. Considere este diagrama. 12v dc é aplicado em duas resistências R1 e R2 em série. O ponto A será, portanto, a 6 v. O medidor lerá 6v. A resistência inferior R1 é variável. Se aumentarmos o valor de R1 a 120k, podemos calcular a tensão no ponto A. Se o valor de R1 for reduzido para 80k, também podemos calcular a tensão no ponto A. Então, se o valor de R1 for variado, a leitura No medidor diminuirá ou aumentará. Essas variações, (em efeito um sinal alternado), serão passadas através do capacitor de acoplamento para o próximo estágio - mostrado pela seta à direita. Podemos substituir um resistor variável por outro. Considere R1 para agora ser substituído por qualquer um dos dispositivos mostrados neste diagrama a seguir. Cada um pode atuar como um resistor variável: as conexões a esses dispositivos para substituir R1 são mostradas. (Os dispositivos termiônicos exigirão mais do que um fornecimento de 12v - mas os princípios ainda se aplicam). Outras conexões devem ser feitas aos outros eletrodos de cada dispositivo para o polarizar para operação correta para que o sinal de entrada possa variar o viés que altera o interno Resistência do dispositivo, o que: por sua vez, varia a tensão no ponto A, que é passada através do capacitor de acoplamento para a próxima etapa para processamento posterior. O resistor superior no diagrama acima, R2, é conhecido como a carga. Isso pode assumir outras formas conforme mostra o diagrama a seguir. Aqui, a carga é um transformador de áudio com um alto-falante conectado ao seu secundário. Os dois resistores conectados à base deste transistor com o resistor no emissor formam os dispositivos de polarização. Esses componentes definem o nível da corrente que flui através do primário do transformador - a corrente do coletor. Um sinal de áudio de entrada é alimentado através de um capacitor de acoplamento para a base do transistor. Isso varia a corrente de base, que por sua vez varia a resistência efetiva do transistor e, portanto, a corrente do coletor. Apenas pequenas mudanças na corrente de base são necessárias para fazer alterações muito maiores na corrente do coletor - amplificação O circuito abaixo é um amplificador de freqüência de rádio típico do transmissor. Aqui, a carga compreende todos os componentes conectados ao coletor do transistor Q1 - C5, L2, etc. e a antena ou o que quer que seja conectado à saída. A interferência de RF RFC2 alimenta 12v DC para o dispositivo e evita que o RF entre nos cabos de alimentação. O sinal de entrada fornece auto-polarização ao transistor. Feedback Positivo - e Osciladores Se você fizer parte da saída de um amplificador e alimentá-lo de volta à entrada, desde que algumas condições especiais sejam atendidas, o dispositivo irá oscilar. Isso significa que ele gera um sinal. A frequência do sinal depende dos valores dos componentes do circuito e dos arranjos de feedback. As condições para a oscilação são que o nível de sinal alimentado de volta está em um nível adequado e que o sinal está na fase correta para sustentar a oscilação. Este é um feedback positivo. Isto significa que o sinal alimentado adiciona ao sinal na entrada do amplificador. Este diagrama mostra um simples oscilador de radiofrequência. Um circuito sintonizado no circuito do coletor define a freqüência de oscilação. O feedback é tomado por uma bobina secundária e insere um sinal no cabo de base, alterando a corrente de base. Desde que a bobina secundária esteja corretamente polarizada, o circuito oscilará. Este próximo diagrama mostra um amplificador de áudio (o triângulo - com ganho na direção da seta) e uma rede de feedback - a coleta de resistências e capacitores - uma rede em ponte - conectada entre a saída e a entrada. Isso novamente é uma ilustração diagramática de um oscilador de áudio. Existem muitas redes de feedback diferentes usadas e podem incluir uma ampla gama de componentes de todos os tipos. Existem vários tipos de circuitos de osciladores diferentes, pois a referência a um livro de texto mostrará como ele começa. Na prática, quando a primeira vez que se liga, um oscilador geralmente se iniciará automaticamente devido a uma explosão de ruído ou a um transiente similar na entrada para o dispositivo de amplificação É suficiente para iniciar a oscilação. Normalmente, os osciladores podem ser identificados porque eles têm uma saída com nenhuma entrada mostrada - além da fonte de CC. Este diagrama também é um oscilador. A extremidade inferior da bobina L1 é comum ao caminho da corrente de fonte e drenagem e a ação do transformador causará mudanças na corrente de base. Este dispositivo é auto-polarizante. Este circuito é um oscilador de cristal. Um cristal de quartzo pode ser considerado como um circuito sintonizado de alta qualidade. Ressonância O cristal de quartzo é mostrado com dois capacitores através dele para fornecer feedback para a oscilação. Um resistor do coletor para a base e da base para a terra, juntamente com o resistor do emissor, oferece algumas polaridades DC (corrente de base) para operação correta. Compare este diagrama com o anterior. O Oscilador Controlado por Tensão (VCO) Este circuito é o mesmo que um mostrado anteriormente com alguns componentes adicionados. Um oscilador controlado por tensão é aquele em que a freqüência de oscilação pode ser variada alterando uma tensão aplicada a ele. Os diodos D1 e D2 são díodos varicap ou varactor conectados através do circuito sintonizado L1 e C1. Quando estes diodos são polarizados inversamente, a região de depleção entre ânodo e cátodo torna-se um dielétrico cuja largura é dependente da tensão aplicada. Uma mudança de tensão aplicada altera a largura do dielétrico, alterando assim a capacitância entre ânodo e cátodo. Conectado como mostrado, a mudança da tensão no limpador (braço móvel) do potenciômetro TUNING manual mostrado alterará a freqüência do oscilador. O resistor de 100k na junção dos dois diodos é para impedir que qualquer RF entre na linha DC. O sintetizador de freqüência Uma poupança no número de cristais necessários para o equipamento de canal comutado, pode ser feita usando um sintetizador. Este diagrama mostra dois osciladores cada um com uma seleção de cristais. Um mixer combina essas saídas para fornecer outras freqüências usando as saídas de soma (ou diferença) do mixer. Misturadores Uma ampla seleção de canais pode ser fornecida para um transceptor por este método. O loop de bloqueio de fase Este diagrama mostra o princípio do loop de bloqueio de fase (PLL). Consiste em um oscilador controlado por tensão que fornece a freqüência de saída. Essa frequência é comparada a um oscilador de referência usando um detector de fase ou comparador. Uma amostra de saída do VCO é passada através de um estágio divisor de freqüência para o detector de fase. O detector de fase fornece uma tensão de erro ao oscilador controlado por tensão para mantê-lo com precisão na freqüência. Se queremos que a freqüência de saída seja igual ao oscilador de referência, passamos a freqüência de saída através de um estágio dividido por um para o detector de fase. Se as freqüências não são iguais, é produzida uma tensão de erro proporcional à diferença de freqüência. Esta tensão é filtrada e aplicada no VCO para recuperá-la na freqüência. Se quisermos uma frequência de 10 vezes a frequência de referência, sintonizamos o VCO com esta frequência. A saída é então passada através de um estágio dividido por 10 para o detector de fase que opera como no caso anterior. Quando queremos uma frequência de 20 vezes a frequência de referência, dividimos a saída em 20 e a aplicamos ao detector de fase. Os transceptores modernos e outros equipamentos usam os princípios do loop de fase-bloqueio e podem sintonizar etapas de 1 kHz e muitas vezes menores. O PLL como Demodulador Para os Sinais de FM Os princípios PLL também podem ser usados como um desmodulador em um receptor de FM. O loop se encaixa no sinal de entrada e o VCO seguirá a freqüência instantânea do sinal de entrada. As variações na freqüência de entrada são convertidas em variações na tensão de controle de loop. A tensão de controle deve mudar e é essa tensão que corresponde ao sinal demodulado, a saída de áudio. Um buffer é usado para isolar os circuitos de saída do loop de controle. Feedback negativo O feedback negativo é um sinal alimentado de volta à entrada de um amplificador de modo que ele se opõe ao sinal de entrada - o oposto do feedback positivo. Possui ótimas vantagens em algumas aplicações, em particular em amplificadores de áudio hi-fi. Para fins de rádio amador, há uma aplicação útil: o circuito do emissor-seguidor (ou o circuito do seguidor de cátodo). Mais detalhes sobre NZART podem ser obtidos na web no NZART. Existem várias categorias de membros do NZART que incluem Transmissão e não Transmissão. Qualquer pessoa interessada em rádio pode se juntar. As consultas de e-mail para nzartnzart. org. nz trarão detalhes sobre a associação NZART. Detalhes on-line sobre como se juntar ao NZART - A associação tem vantagens. Entre em contato com o Webmaster no e-mail webmasternzart. org. nz Compilado Qui Jan 20 2011 at 9:07:41 pm
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