UNIVERSIDAD DE CUNDINAMARCA 0BJET IVOS

UNIVERSIDAD DE CUNDINAMARCA
DANIEL MESA ALDANA
BRYAN ALBERT TOBON
JOSE ESTEBAN ZAMORA


OSCILADOR COLPITTS

INFORMACIÓN BÁSICA


0BJETIVOS General 1. Diseñar y obtener la señal de salida del oscilador colpitts, la cual es una onda sinusoidal sin ruido y distorsión.EspecíficosRepresentar la señal de salida del oscilador de cristal en la señal FFT, debido a su gran estabilidad en frecuencia comparada al oscilador colpitts.Entender el funcionamiento básico de los circuitos osciladores para poder diseñarlos sin mucha dificultad.Dar a conocer las aplicaciones en las cuales este tipo de circuito oscilador es adecuado e importante.0BJETIVOS General 1. Diseñar y obtener la señal de salida del oscilador colpitts, la cual es una onda sinusoidal sin ruido y distorsión.EspecíficosRepresentar la señal de salida del oscilador de cristal en la señal FFT, debido a su gran estabilidad en frecuencia comparada al oscilador colpitts.Entender el funcionamiento básico de los circuitos osciladores para poder diseñarlos sin mucha dificultad.Dar a conocer las aplicaciones en las cuales este tipo de circuito oscilador es adecuado e importante.
0BJETIVOS
General
1. Diseñar y obtener la señal de salida del oscilador colpitts, la cual es una onda sinusoidal sin ruido y distorsión.
Específicos
Representar la señal de salida del oscilador de cristal en la señal FFT, debido a su gran estabilidad en frecuencia comparada al oscilador colpitts.
Entender el funcionamiento básico de los circuitos osciladores para poder diseñarlos sin mucha dificultad.
Dar a conocer las aplicaciones en las cuales este tipo de circuito oscilador es adecuado e importante.

0BJETIVOS
General
1. Diseñar y obtener la señal de salida del oscilador colpitts, la cual es una onda sinusoidal sin ruido y distorsión.
Específicos
Representar la señal de salida del oscilador de cristal en la señal FFT, debido a su gran estabilidad en frecuencia comparada al oscilador colpitts.
Entender el funcionamiento básico de los circuitos osciladores para poder diseñarlos sin mucha dificultad.
Dar a conocer las aplicaciones en las cuales este tipo de circuito oscilador es adecuado e importante.




Circuito "colpitts" oscilatorio
Un circuito oscilador tiene similar función que un generador de onda, el cual es capaz de generar un tipo de onda cíclica a unas amplitudes y frecuencias determinadas, sin ninguna señal externa que lo ayude a generarla. Una forma de onda con las características mencionadas, puede ser lograda al aplicar retroalimentación positiva a los amplificadores. Este tipo de retroalimentación proporciona una señal suficiente de retroalimentación capaz de mantener las oscilaciones.
La frecuencia de oscilación está determinada por los componentes de retroalimentación, en general:
Los circuitos RC: generan una forma de onda sinodal a las frecuencias de audio, desde unos Hertz (Hz), hasta varios Kilo Hertz (KHz).
Los circuitos LC: generan una onda cuadrada a frecuencias de radio, esto va desde alrededor de los 100KHz hasta los 100MHz.
Los circuitos con cristal: generan una onda triangular o en forma de diente de sierra, con unas frecuencias que van desde los 10KHz hasta los 10MHz.



También los osciladores de RF (radiofrecuencia), pueden ser clasificados dependiendo de los amplificadores, topologías de circuito implementados, y componentes de retroalimentación, algunos de los osciladores más comunes son:

Osciladores trifásicos
Osciladores de corrimiento de fase.
Osciladores De cuadratura.
Osciladores De puente de wien.
Osciladores Colpitts
Osciladores Hartley.
Osciladores De cristal.
Osciladores Sintonizados por filtro activo.

Este tipo de oscilador es uno de tipo LC sintonizado, el cual utiliza un divisor de voltaje capacitivo por parte de dos capacitores, en vez de un inductor con derivación para otorgar dos inductores en el oscilador hartley, Para realizar la retroalimentación; los osciladores LC tienen la ventaja de implementar componentes reactivos muy pequeños; exhiben una Q más alta que los osciladores RC, pero que son más difíciles de sintonizar.


Figura 1. Osciladores colpitts no inversor(a) e inversor (b).

Figura 2. Oscilador colpitts con transistor BJT.

RESUMEN
La capacidad de un circuito oscilador para oscilar a una frecuencia exacta se conoce como estabilidad en la frecuencia; y el factor de calidad Q determina la estabilidad en la frecuencia.

Otros tipos de osciladores de RF (radiofrecuencia), se realizan para las comunicaciones electrónicas específicamente como señales portadoras las cuales son modificadas ya sea en: amplitud, fase o frecuencia; por una señal de entrada.

Mediante la práctica se observó que no es nada fácil lograr el funcionamiento correcto de un oscilador a muy altas frecuencias, debido a que debe existir una relación de estabilidad en el circuito para que ocurra sincronismo y así mismo que este puede oscilar por sí mismo.
La condición arranque para que el circuito empiece a oscilar espontáneamente es la siguiente:
-si el transistor utilizado es un BJT:
hfe=c1c2
-si el transistor utilizado es un FET:
gm>0.

Para poder lograr la oscilación este circuito utiliza un divisor de tensión formado por dos condensadores: C1 y C2, los cuales se encuentran conectados en serie.

AUTOEVALUACIÓN
Un osciloscopio conectado desde el colector hasta el emisor mostrara una

El oscilador colpitts es muy utilizado en generadores de
Y se usa principalmente para obtener frecuencias mayores.
El oscilador colpitts es un circuito electrónico basado en un oscilador

La realimentación positiva se obtiene del terminal inferior de c2 y es llevada a la base del transistor a través de una

Los osciladores LC utilizan un
LC para los componentes que determinen la frecuencia.
MATERIALES Y EQUIPOS

Cable, conectores, caimanes (necesarios).
Multímetro digital.
Protoboard (1 unid).
Osciloscopio digital.
Fuente triple.
Generador de ondas.
Software: Multisim 12.0.

Transistor BJT 2N3904.
Bobinas de 9,8µH (1 unid); 25mH (1 unid).
Condensadores cerámicos de 100nF (2 unid); 22pF (1 unid); 2.2µF (1 unid); 10nF (1 unid).
Resistencias de 10K (1 unid); 4.7K (1 unid); 1.5K (1 unid).
Cristal 4.000 (4MHz) (1 unid).

CÁLCULOS
Se realiza el circuito oscilador colpitts a una frecuencia de 3.78MHz con una forma de onda de salida senoidal sin distorsión.

A partir de una inductancia conocida se halló la capacitancia.
f0=12πLCT
Como CT es la capacitancia total para la configuración del oscilador colpitts tenemos dos condensadores en paralelo entonces:
CT=C1C2C1+C2
CT=22pF*2.2uF22pF+2.2uF=21,9pF

Ahora volvemos a la fórmula de la frecuencia:

f0=12π9,8uF*22pF=3,8MHz

Calculo de los componentes en amplificador por emisor común:

Vcc=5v
R1=10K
RE=1.5K
L (Choque)= 25mH

R2=R1*VBVcc-VB=10K*1.589V5V-1.589V=4.7K

Con los anteriores cálculos se garantiza que el transistor BJT trabaje en la zona activa o punto de operación Q, con el fin de que la señal no se recorte.

Este circuito amplificador se encuentra acoplado a un circuito resonante en configuración de oscilador colpitts retroalimentado de la salida de colector a la base del transistor.
SIMULACIÓN
Se procede a realizar la simulación del circuito oscilador colpitts montando los componentes con los valores que se han calculado, se implemente el software MultiSim 13.0 para elaborar la simulación.


Figura 3. Oscilador colpitts en simulador MultiSim 13.0.

MONTAJE

Luego de realizar la simulación, se procede con el montaje en protoboard del circuito como puede observarse a continuación.


Figura 4. Montaje en protoboard del oscilador colpitts.

PRUEBAS Y RESULTADOS
Luego del montaje completo del oscilador, finalmente se procede a visualizar la forma de onda de la salida del circuito en osciloscopio, observando las características de amplitud, frecuencia, ciclo útil entre otros.


Figura 5. Forma de onda de salida del oscilador colpitts.


Figura 6. Datos y características de la onda senoidal.
PREGUNTAS
la figura 2-6b muestra el circuito equivalente para el oscilador colpitts. ¿Cuál será el elemento que evita que aparezca la fuente de voltaje de colector en la salida?

¿Qué es RFC?
¿Qué función cumple un capacitor de acoplamiento en CA en un oscilador colpitts?
¿El RFC está abierto en CA cuándo?
¿La relación de c1a a c1a+c1b determina?


La siguiente formula describe:
Fo=12π(lc)
Estabilidad de frecuencia.
Factor de resonancia.
Aproximación cercana a la frecuencia de oscilación.
¿por qué se ve afectada la estabilidad de corto a largo plazo?
¿La estabilidad en frecuencia se da generalmente cómo?