I.P.S.I.A. Di BOCCHIGLIERO a.s. 2010/2011 -classe III- Materia: Telecomunicazioni ---- Oscillatori ---- alunna Serafini Rossella prof. Ing. Zumpano Luigi
L'oscillatore L'oscillatore è l'elemento fondamentale di un trasmettitore in quanto genera la frequenza portante. La sua configurazione circuitale dipende dalla frequenza di funzionamento. Lo schema nel circuito mostra un oscillatore formato da un amplificatore con reazione positiva in cui la frequenza di oscillazione dipende dal fattore di reazione K. Tipi di oscillatori: oscillatori RC oscillatori LC oscillatori a quarzo Oscillatori speciali: Vco cavità risonanti Parametri importanti: frequenza fattore di qualità Q stabilità di frequenza a lungo termine stabilità di frequenza a breve termine purezza dello spettroy (fattore di distorsione) Oscillatori RC Gli oscillatori RC sono usati fino a frequenze di circa 10 MHz. Il circuito di reazione è formato da resistenze e condensatori, come per esempio: il ponte di Wien. Oscillatori LC Gli oscillatori LC sono usti fino a frequenze di circa 500 MHz. In questi casi, come ramo di reazione, si utilizzano circuiti risonanti serie o parallelo. Alunna-Serafini Rossella classe III anno scolastico 2010-2011 pag.2 di pag 7
C L Oscillatori a quarzo Una tensione AC induce oscillazioni meccaniche in un cristallo di quarzo piezoelettrico. La frequenza di risonanza di queste vibrazioni determina la frequenza delle oscillazioni elettriche. Q C1 Vco L'acronimo Vco sta per voltage controlled oscillator. La sua frequenza può variare entro un determinato intervallo per effetto della tensione di controllo. Il Vco della scheda sperimentale genera un'onda quadra. Dall'onda quadra si può ottenere un segnale sinusoidale eliminando le componenti indesiderate con un filtro passa basso. Alle basse frequenze, il filtro passa basso non riesce ad eliminare completamente le armoniche indesiderate, per cui la forma d'onda del segnale d'uscita differisce notevolmente dall'andamento sinusoidale. Fattore di qualità Q Determina l'intervallo di frequenza all'interno del quale l'oscillatore è in grado di generare il segnale. Stabilità di frequenza a lungo termine Indica come varia la frequenza in un grande intervallo di tempo (misurato in giorni o anni), ad esempio, a causa dell'invecchiamento dei componenti. Altri elementi che possono compromettere la stabilità di un oscillatore sono le variazioni di temperatura e della tensione di alimentazione. Misure sugli oscilloscopi Analisi dei segnali nel dominio del tempo mediante l'oscilloscopio e nel dominio della frequenza mediante il modulo FFT: Alunna-Serafini Rossella classe III anno scolastico 2010-2011 pag.3 di pag 7
oscilloscopio IPSIA Bocchigliero segnale portante (frequenza fc) segnale d'uscita del Vco stereo DSBSC fc RIot Y1 Y2 COM FM Vco Interpretazione dei risultati La portante è un segnale sinusoidale puro di frequenza fc=10 KHz ed ampiezza circa 7 Vpp. Il fattore di ripple K vale circa 0%. La forma d'onda del segnale d'uscita del Vco dipende dalla frequenza. Il Vco genera un'onda quadra che viene filtrata da un filtro passa basso avente frequenza di taglio prestabilita. Più alta è la frequenza del Vco, maggiore è il numero di armoniche eliminate dal filtro passa basso per cui la forma d'onda del segnale d'uscita assume sempre più un andamento sinusoidale. Al di sopra della frequenza di taglio del filtro, l'ampiezza del segnale diminuisce. Quando il Vco funziona a bassa frequenza, vengono eliminate poche armoniche e come segnale d'uscita si ottiene un'onda quadra. Segnale di 10 KHz con quasi nessuna armonica. La distorsione risulta trascurabile. Alunna-Serafini Rossella classe III anno scolastico 2010-2011 pag.4 di pag 7
K 0 0 10 KHz Il segnale d'uscita del Vco ha una frequenza di circa 5 KHz. Le armoniche che compongono il segnale sono quelle di un'onda quadra. K 0,28 In questo caso si ha un'onda quadra perfetta. K 0,435 0 3Hz 5000H z 10000Hz 20000Hz 15000Hz Alunna-Serafini Rossella classe III anno scolastico 2010-2011 pag.5 di pag 7
Dal calcolo risulta che la distorsione è circa uguale a 0,4352. questo lavoro si ricava dalle ampiezze teoriche delle righe che compongono lo spettro [1,1/3,1/7,...1/(2n-1)] mediante la relazione: 1 m=1 2n 1 = x2 2 8 Battimenti Sovrapposizione lineare e battimenti. Si consideri la sovrapposizione 2 oscillazioni di frequenza f1 ed f2. Mediante il teorema della somma tale sovrapposizione si può esprimere sotto forma di prodotto. Il prodotto contiene 2 oscillazioni di frequenza. f L = f f 2 1 Ed f 2 H = f f 1 2. 2 La pulsazione ω è data da: =2 f. Alunna-Serafini Rossella classe III anno scolastico 2010-2011 pag.6 di pag 7
Teorema della somma I teoremi della somma servono a trasformare le formule mediante funzioni trigonometriche. I teoremi della somma usati in questo corso sono: cos cos =2 cos cos 2 2 cos cos = 1 2 {cos cos }. Alunna-Serafini Rossella classe III anno scolastico 2010-2011 pag.7 di pag 7