Oscilador por corrimiento de fase en adelanto con Opamp
El siguiente proyecto es un oscilador RC senoidal por corrimiento de fase en adelanto. El circuito está compuesto por dos partes. La primera es un filtro pasa altos pasivo de tercer orden RC que desfasara la señal -180 grados. La segunda parte es un amplificador inversor que también desplaza la señal otros -180 grados y que además se encarga de mantener constante la amplitud del oscilador. Entonces el oscilador tendrá un desplazamiento total de fase de -360 grados, los -180 que da el filtro pasa altos, y los -180 grados que da el amplificador inversor. La salida del oscilador se toma en la salida del amplificador operacional. El circuito es como se muestra a continuación:
Se puede observar que la salida del amplificador vo es la entrada del filtro pasa altos, y que la salida del filtro vx se realimenta a la entrada del amplificador inversor. Como la salida del filtro es menor que su entrada, entonces con las resistencias RF y R1 se compensa esta pérdida haciendo que la magnitud del oscilador sea constante de uno. Entonces se analizará primero el filtro pasa altos, el circuito es el siguiente:
La función de transferencia es la siguiente:
Ahora cambiando s por jω tenemos:
La magnitud es la siguiente:
Y la fase es la siguiente:
ya se sabe que el desfase que da el filtro debe ser de -180 grados, entonces tenemos:
Resolviendo tenemos:
Y reemplazando en la magnitud tenemos:
Finalmente las ecuaciones de diseño son:
Para que tangente de algo sea 90 grados, la unica condicion es que el denominador sea cero, y que el numerador sea mayor que cero, entonces igualamos el denominador a cero:
Se puede ver que la salida del filtro pasa altos es de 1/29 de su entrada, por lo que la ganancia del amplificador inversor debe ser de 29, tenemos entonces:
Tenga en cuenta:
- Este oscilador genera una señal senoidal.
- La salida del oscilador se toma en la salida del amplificador operacional inversor.
- El valor de C es libre. Escoja el más adecuado.
- La amplitud de este oscilador está dada por los voltajes de saturación del amplificador operacional, es decir que la señal del oscilador estará entre VOH y VOL.
- La salida del oscilador se toma en la salida del amplificador operacional inversor.
- El valor de C es libre. Escoja el más adecuado.
- La amplitud de este oscilador está dada por los voltajes de saturación del amplificador operacional, es decir que la señal del oscilador estará entre VOH y VOL.
- En caso de que el circuito no oscile se debe usar una resistencia de realimentación RF un poco mayor del valor que se halló en las ecuaciones.
Para entender mejor se realizarán dos ejemplos.
Ejemplo 1. Diseñe un oscilador por corrimiento de fase en adelanto para una frecuencia de 300Hz.
Solución. Se usará el circuito integrado LM324. Y una fuente dual de 12 voltios. El valor de C será de 100nF, aunque se puede escoger cualquier otro. Ahora hallamos el valor de R:
Ejemplo 2. Diseñe un oscilador por corrimiento de fase en adelanto para una frecuencia de 5kHz.
Ya con R, podemos hallar el valor de RF:
El circuito es el siguiente:
La simulación es la siguiente:
La línea amarilla es la salida del oscilador. Se puede ver que la frecuencia de oscilación es de 300Hz.
Ejemplo 2. Diseñe un oscilador por corrimiento de fase en adelanto para una frecuencia de 5kHz.
Solución. Se usará el amplificador LF351, y una fuente dual de 12 voltios. El valor de C será de 10nF, aunque puede ser cualquier otro. El valor de R estará dado por:
Y el valor de RF sera:
El circuito queda de la siguiente forma:
La simulación es la siguiente:
La línea amarilla es la salida del oscilador. Se puede ver que la frecuencia es de 5kHz.
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Gracias! Esto me ayudó demasiado
ResponderBorrarMuchas gracias, si me funcionó, pero al intentar simularlo por mi cuenta (aún con el mismo OPAM), no tenia ninguna señal de salida, coloqué el precharge de los capacitores y todo, al final logré resolver modificando tu ckto, mil gracias, igual si tienes idea de que consideraciones deberia tener al simular el ckto en proteus, te lo agradecería, saludos
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