Verificar experimentalmente la operación teórica del oscilador basado en el puente de Wien.

Transcripción

1 Electrónica II. Guía 6 1 Facultad: Ingeniería. Escuela: Electrónica. Asignatura: Electrónica II. Lugar de ejecución: Fundamentos Generales, aula 3.21 (Edificio 3, 2da planta). OSCILADOR DE PUENTE DE WIEN Objetivo general Verificar experimentalmente la operación teórica del oscilador basado en el puente de Wien. Objetivos específicos Obtener de manera práctica la frecuencia de oscilación y compararla con el valor teórico. Observar cómo es afectado el oscilador de puente de Wien cuando se modifica la red de realimentación. Materiales y equipo 1 Unidad PU-2000 con PU Tarjeta EB Multímetro 1 Osciloscopio digital PicoScope 2204A. 1 Computadora con el software PicoScope 6 1 Cable USB tipo A/B 4 Cables de conexión para el PU Puntas de osciloscopio 2 Puntas para multímetro Introducción Teórica Un Oscilador es un dispositivo electrónico que genera un voltaje de AC (o un voltaje de AC sobrepuesto en un nivel de DC). Los osciladores deben contener un dispositivo activo, es decir un transistor o algún otro tipo de amplificador que sea capaz de proporcionar energía al circuito oscilador desde una fuente de alimentación CD. Aunque algunos circuitos amplificadores que se han diseñado o aplicado inadecuadamente pueden oscilar, cuando las oscilaciones no se desean, se reservará el término oscilador para aquellos circuitos en los cuales las oscilaciones son intencionales, predecibles y controlables. A los circuitos que no cumplen estos criterios se les llama Inestables. La base fundamental para la oscilación en cualquier circuito activo es la retroalimentación positiva. La retroalimentación positiva ocurre cuando una porción de la salida de un amplificador se regresa a su entrada de tal forma que la porción retroalimentada está en fase con la entrada. Si la ganancia de voltaje de la señal de retroalimentación positiva, yendo desde la entrada hasta la salida y de regreso a la entrada, es de uno o mayor, entonces se inducirán y se sostendrán las oscilaciones. Los osciladores se diseñan conectando componentes sensitivos a la frecuencia seleccionada (condensadores y/o inductores) en la trayectoria de retroalimentación, de tal manera que ahí existirá una señal de la frecuencia deseada que cumplirá con el criterio de oscilación.

2 2 Electrónica II. Guía 6 El amplificador operacional se utiliza ampliamente como el dispositivo activo en un oscilador, debido a que tiene muchas características deseables que simplifican el diseño del oscilador. Su alta ganancia hace relativamente fácil de obtener la mínima ganancia (unitaria) en la trayectoria de entrada a salida y de regreso a la entrada que se requiere para la oscilación. Su alta impedancia de entrada asegura que la red utilizada en la retroalimentación no cambiará sus características de ganancia contra frecuencia cuando se conecte al amplificador. También el amplificador operacional tiene una entrada no inversora, la cual se utiliza en muchos diseños para asegurar una retroalimentación positiva, es decir, para mantener un cambio de fase de cero grados entre entrada y salida. Un ejemplo típico es el oscilador de Puente de Wien (Figura 1), la frecuencia que satisface el criterio de oscilación de retroalimentación positiva es: 1 = rad/seg (2) R R C C y ya que R 10= R 11= R y C 4= C 5= C la frecuencia de oscilación (en Hz) se obtiene con (3) f 1 (3) 2RC Procedimiento 1. Arme el circuito de la Figura 1. Gire el potenciómetro (P1) totalmente a la derecha. Figura 1. Oscilador de puente de Wien. 2. Observe en el osciloscopio la forma de la onda de salida, y dibuje el resultado obtenido en la Figura 2. Mida la frecuencia de oscilación y anote este valor:.

3 Electrónica II. Guía 6 3 Figura 2. Salida del oscilador de puente de Wien con el potenciómetro P1 al máximo. 3. Gire el mando del potenciómetro (P1) de un extremo a otro y anote cómo afecta a la forma de la onda de salida. Puede obtenerse una onda estable, senoidal sin distorsión? 4. Gire el potenciómetro (P1) totalmente a la derecha. Conecte y desconecte de forma alternada el puente J3. Dibuje la forma de onda de la señal de salida en los dos casos en la Figura 3 y 4 respectivamente. Figura 3. Salida del oscilador de puente de Wien con el puente J3 conectado.

4 4 Electrónica II. Guía 6 Figura 4. Salida del oscilador de puente de Wien sin el puente J3. 5. Desconecte J3, luego e intente obtener una onda senoidal estable, sin distorsión girando el potenciómetro P1, intentar. Existe alguna dificultad en obtenerla? 6. Desconecte J5. En los pasos siguientes hay que medir la fracción de la señal de salida que alcanza la entrada no inversora del amplificador. 7. Conecte el generador de señales a la entrada IN2, y ajústelo para obtener una onda senoidal de 10 Vp-p, a la frecuencia medida en el paso Mida la tensión en la entrada no inversora del amplificador A3, y anote el resultado.. 9. Apague y desconecte los equipos dejando limpio y ordenado su puesto de trabajo. Análisis de Resultados 1 Compare la frecuencia medida en el paso 2 con la frecuencia teórica. 2 Explique por qué afecta a la forma de la señal de salida el giro del potenciómetro. 3 Utilizando los resultados obtenidos en el paso 7 y 8, calcular la función de transferencia de la red de realimentación positiva. 4 Qué función realizan los diodos en la red de realimentación?

5 Electrónica II. Guía 6 5 Investigación Complementaria Presentar la simulación de un oscilador hecho con puente de Wien que oscile aproximadamente a la misma frecuencia que el oscilador utilizado en la práctica. Bibliografía Floyd, T, Dispositivos Electrónicos, octava edición, PEARSON, Savant, C - Roden M, y Carpenter G, Diseño Electrónico: Circuitos y Sistemas, tercera edición PRENTICE HALL, Boylestad, R - Nashelsky, L, Electrónica: Teoría de Circuitos y Dispositivos Electrónicos, décima edición, PRENTICE HALL, 2009.