OSCILLATORI DEFINIZIONE : SI DISTINGUONO :

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1 OSCILLATORI DEFINIZIONE : SI DISTINGUONO :
PER OSCILLATORE SI INTENDE UN CIRCUITO IN GRADO DI FORNIRE UN SEGNALE ALTERNATO SENZA L'APPORTO DI ALCUN SEGNALE ESTERNO ECCEZZIONE FATTA PER LA TENSIONE DI ALIMENTAZIONE SI DISTINGUONO : OSCILLATORI SINUSOIDALI MULTIVIBRATORI ASTABILI O GENERATORI A ONDA QUADRA NOTA : TALI DISPOSITIVI TROVANO IMPIEGO SIA IN B.F. NELLA STRUMENTAZIONE E NEL PILOTAGGIO DI TRASDUTTORI SIA IN A.F. NELLE TRASMISSIONI RADIO E TV DOVE VENGONO UTILIZZATI PER GENERARE LE PORTANTI DEL SEGNALI.SONO INDISPENSABILI PER POTER ATTUARE LA CONVERSIONE DI FREQUENZA.

2 PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO
SCHEMA DI PRINCIPIO xs xi xo + A S1 + NOTA: S2 Chiudendo S1 il segnale xs entra nell' amplificatore A.La retroazione positiva implica che una volta chiuso S2 il segnale xf si sommi in fase a quello di ingresso.Possono verificarsi i seguenti casi: BA < 1 Aprendo S1 il segnale xf si attenua ad ogni passaggio nel sistema ad anello BA = 1 Aprendo S1 l'oscillazione si mantiene indefinitamente poiche' il sistema ha un guadagno unitario BA > 1 Aprendo S1 il segnale xf subisce una amplificazione ad ogni passaggio nel sistema retroazionato NOTA: non e' indispensabile introdurre inizialmente il segnale xs dato che esistera' una componente di rumore tale da innescare l'oscillazione alla frequenza per la quale BA>1 . B xf xi = xs+xf

3 CRITERIO DI BARKHAUSEN
NOTA: LA CONDIZIONE RE(BA)=1 PERMETTE DI CALCOLARE IL GUADAGNO CHE DEVE AVERE L'AMPLIFICATORE AFFINCHE' L'OSCILLAZIONE SIA GARANTITA. LA CONDIZIONE IMM(BA)=0 PERMETTE DI CALCOLARE LA FREQUENZA DI OSCILLAZIONE DEL CIRCUITO. RE (BA) = 1 IMM (BA) = 0

4 OSCILLATORE SINUSOIDALE
SCHEMA A BLOCCHI C.A.G. RETE REAZIONE NEGATIVA NOTA : AMPLIFICATORE SCHEMI CON G.A.C. SONO RIPORTATI A PAG.83 DEL LIBRO "DISPOSITIVI E SISTEMI". ALIMENTAZIONE DC RETE REAZIONE POSITIVA

5 OSCILLATORE A SFASAMENTO
- - + + Vout NOTA: C C C TALE OSCILLATORE E' COMPOSTO DA TRE CELLE CR CHE GLOBALMENTE DEVONO INVERTIRE LA FASE DEL SEGNALE DI 180 °; QUESTO PER COMPENSARE LO SFASAMENTO ANCH'ESSO DI 180 ° PRODOTTO DALL'AMPLIFICATORE INVERTENTE. IL SISTEMA OSCILLA ALLA FREQUENZA INDICATA SE IL GUADAGNO DELL'AMPLIFICATORE INVERTENTE E' ALMENO PARI A 12. LA GAMMA DI FREQUENZA TIPICA DI TALE OSCILLATORE VA DALLE DECINE DI Hz AL MEGA Hz. f =1 / (15.4*RC) R R

6 OSCILLATORE A PONTE DI WIEN
- - Vout + C NOTA: R IN QUESTO CIRCUITO VIENE SFRUTTATA LA REAZIONE POSITIVA PER PRODURRE L'OSCILLAZIONE ; LE RETI RC PRODUCONO UNO SFASAMENTO NULLO IN CORRISPONDENZA DELLA FREQUENZA INDICATA. LA RETE RESISTIVA SULL'INGRESSO INVERTENTE DEVE ESSERE TALE DA IMPORRE UN GUADAGNO DELL'AMPLIFICATORE PARI A TRE. IL CAMPO DI FREQUENZA OTTENUTO CON TALE OSCILLATORE E' LO STESSO DEL PRECEDENTE ;PIU' BASSA RISULTA LA DISTORSIONE E MIGLIORE LA STABILITA'. C f = 1/2piRC R

7 OSCILLATORE A TRE PUNTI
vi - Vout Z3 Z2 NOTA : vf Z1 Le impedenze z1 , z2 e z3 hanno natura diversa : OSCILLATORE COLPITTS: z1 z2 capacita' z3 induttanza OSCILLATORE HARTLEY : z1 z2 induttanze z3 capacità Utilizzando per l'amplificatore il circuito equivalente secondo Thevenin si trova : BA = -AvZ1Z2 / ( R(Z1+Z2+Z3) +Z2(Z1+Z3)) Le condizioni di Barkhausen posto : z1 = jx1 z2 = jx2 z3 = jx3 forniscono: x1+x2+x3 = IMM(BA) = 0 Av = x2/x RE(BA) = 1 NOTA : spiegazioni a pag.39 vol.3

8 OSCILLATORE COLPITTS NOTA :
I CONDENSATORI DI VALORE ELEVATO SONO DA CONSIDERARSI COME CORTO CIRCUITI; LO SCHEMA DIVIENE ALORA QUELLO DI UN BASE COMUNE. C3 C4 C5 COLLEGATI TRA LORO NELLA CONFIGURAZIONE A STELLA POSSONO ESSERE TRASFORMATI NELLA CONFIGURAZIONE A TRIANGOLO; SI OTTIENE COSI' LO SCHEMA TIPICO DEL COLPITTS IPOTIZZANDO PREVALENTE L'EFFETTO DELLA BOBINA RISPETTO ALLA CAPACITA' IN PARALLELO AD ESSA. L'ANALISI TEORICA E' PIUTTOSTO IMPRECISA A CAUSA DELLE PERDITE DEI COMPONENTI REATTIVI E DELLE CAPACITA' PARASSITE; E' PREFERIBILE PERCIO' UNA MESSA A PUNTO SPERIMENTALE. NOTA :spiegazioni a pag.87 vol.3

9 OSCILLATORE HARTLEY NOTA :
I CONDENSATORI DI VALORE CAPACITIVO ELEVATO VANNO CONSIDERATI ANCHE IN QUESTO CASO DEI CORTO CIRCUITI. LO SCHEMA SAREBBE RICONDUCIBILE AD UN HARTLEY SE IL CONDENSATORE C4 AVESSE REATTANZA TRASCURABILE ALLA FREQUENZA DI OSCILLAZIONE; CON IL VALORE INDICATO CIO' NON SEMMBRA POSSIBILE. ANCHE IN QUESTO CASO L'ANALISI TEORICA E' IMPRECISA PER CUI SI PREFERISCE UNA MESSA A PUNTO PRETTAMENTE SPERIMENTALE. CON GLI OSCILLATORI A TRE PUNTI LA GAMMA DI FREQUENZA E' COMPRESA TRA 1kHz E 10MHz. NOTA :spiegazioni a pag.87 vol.3

10 OSCILLATORE AL QUARZO XTAL C2 NOTA: C1
PER OTTENERE OSCILLATORI CON ELEVATE PRESTAZIONI IN PARTICOLARE RIGUARDO ALLA STABILITA' IN FREQUENZA SI RICORRE AD UN PARTICOLARE DISPOSITIVO : IL QUARZO. QUESTI E' UN CRISTALLO COSTITUITO DA UNA SOTTILE LAMINA CHE SI COMPORTA COME UN RISONATORE ELETTROMECCANICO DI ELEVATISSIMA QUALITA'. IL Q TIPICO E' SUPERIORE A 10^3 E PUO' RAGGIUNGERE 10^6.IL QUARZO NELLO SCHEMA RIPORTATO SI COMPORTA DA INDUTTANZA ESATTAMENTE COME NELL'OSCILLATORE COLPITTS.IN ALTRI SCHEMI SIMULA INVECE UNA CAPACITA'; IN OGNI CASO LA FREQUENZA DI OSCILLAZIONE COINCIDE CON QUELLA DEL QUARZO DATO CHE IL FATTORE DI RISONANZA DELL'INTERO CIRCUITO E' IMPOSTO DAL CRISTALLO. NOTA: SPIEGAZIONI E ESEMPI A PAG.91

11 OSCILLATORI AD ONDA QUADRA
POSSONO ESSERE REALIZZATI CON INTEGRATI DI VARIO TIPO: AMPLIFICATORI OPERAZIONALI TIMER TIPO NE 555 PORTE LOGICHE NOTA: COME GLI OSCILLATORI SINUSOIDALI ANCHE QUESTI DISPOSITIVI HANNO IMPORTANZA FONDAMENTALE IN ELETTRONICA. LI TROVIAMO NEI CIRCUITI DI COMANDO, DI SINCRONIZZAZIONE E IN QUELLI DIGITALI . DAL SEGNALE TIPO ONDA QUADRA E POSSIBILE POI GENERARE FACILMENTE ALTRI TIPI DI SEGNALI COME QUELLI TRIANGOLARI, A DENTE DI SEGA, E A GRADINATA ANCCH' ESSI MOLTO IMPIEGATI NEI CONTROLLI E NELLA STRUMENTAZIONE.

12 ASTABILE CON OPERAZIONALE
- Vout + R1 C NOTA : IL CIRCUITO E' COMPOSTO DA UN COMPARATORE AD ISTERESI ED UN INTEGRATORE .CONSIDERANDO Vc=0 , E Vout = +Vcc IL CONDENSATORE COMINCERA' A CARICARSI ATTRAVERSO R CON LEGGE ESPONENZIALE. NON APPENA LA Vc DIVERRA' UGUALE ALLA TENSIONE DI SOGLIA POSITIVA IL COMPARATORE PORTERA' IL LIVELLO DI USCITA A -Vcc. IL CONDENSATORE INIZIERA' QUINDI A SCARICARSI E SUCCESSIVAMENTE A CARICARSI AL VALORE -Vcc. SI AVRA' NUOVAMENTE UNA COMMUTAZIONE QUANDO Vc RAGGIUNGERA' IL VALORE DI SOGLIA NEGATIVA. NOTA : spiegazioni a pag.253 vol.3 R2

13 IL TIMER NE555 8 4 5 5K 6 3 + R - 5K 7 2 - NOTE : S Q + 5K 1
CONTATTO SIGNIFICATO MASSA TRIGGER USCITA RESET CONTROLLO SOGLIA SCARICA ALIMENTAZIONE NOTA : vedi pag.294 vol.3 1

14 ASTABILE CON NE555 Vcc Ra 8 4 Vout 3 7 Rb NOTA : 2 5
TALE INTEGRATO E' COSTITUITO INTERNAMENTE DA UN LATCH SR COLLEGATO ATTRAVERSO DUE COMPARATORI AI TERMINALI 2 E 6 DENOMINATI DI TRIGGER E SOGLIA. IL VALORE DI Vc DECIDE LO STATO DEL LATCH E QUINDI IL VALORE DELLA Vout. AL PIEDINO 7 FA CAPO UN BJT CHE UNA VOLTA IN CONDUZIONE PERMETTE AL CONDENSATORE DI SCARICARSI ATTRAVERSO Rb. SE INVECE ESSO RISULTA INTERDETTO IL CONDENSATORE SI CARICA ATTRAVERSO LA SERIE Ra+Rb. RISULTA : Toff = .7*RbC Ton = .7*(Rb+Ra)C CON T = T1 + T2 NOTA: spiegazioni e schema a pag.266 vol.3 6 1 C C'

15 ASTABILE CON CMOS 4011 4011 R NOTA : R' C
NEL CIRCUITO SI PUO' ASSUMERE CHE LE DUE NAND ABBIANO UNA TENSIONE DI SOGLIA PARI A Vcc/2.IL GRUPPO RC COSTITUISCE UN DERIVATORE DOVE AI CAPI DI C LA TENSIONE NON VARIA ISTANTANEAMENTE IN SEGUITO ALLE VARIAZIONI DELLE TENSIONI SULLE DUE PORTE.LE DUE NAND HANNO I DUE INGRESSI TRA LORO COLLEGATI E SI COMPORTANO DI CONSEGUENZA COME NOT.LA STABILITA' DEL MULTIVIBRATORE PUO' ESSERE MIGLIORATA IMPIEGANDO UN QUARZO. NOTA :spiegazioni pag.287 del vol.3 R' C

16 ASTABILE CON TRIGGER DI SCHMITT
NOTA: 74C14 C TALE INTEGRATO E' PRATICAMENTE UN COMPARATORE A ISTERESI PER APPLICAZIONI DI ELETTRONICA DIGITALE.LE TENSIONI DI SOGLIA DIPENDONO DALL'ALIMENTAZIONE E NEL FUNZIONAMENTO CON Vcc= 5V VALGONO : VT+ =3.6V VT-=1.4V IL LIVELLO DI USCITA E' INVECE COMPRESO TRA 0V E L'ALIMENTAZIONE.A REGIME IL CONDENSATORE SI CARICA E SCARICA IN SEQUENZA TRA I VALORI DI SOGLIA PRODUCENDO LE COMMUTAZIONI DELL'USCITA. NOTA: vedi pag.289 vol.3