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Universidad Santo Tomas, Colombia, Bogotá,
Electronica II, Noviembre de 2012
Resumen— En este laboratorio utilizamos el
esquema de un oscilador controlado por tensión que implementamos con un integrado de referencia NE555
que funciona como un temporizador que tiene muchas
aplicaciones en el ámbito de las telecomunicaciones ya sea como un circuito astable o monoestable.
Términos Relevantes: Oscilador Controlado por
Tension, NE555, temporizado, modular..
I. INTRODUCCION
Bucle de Enganche de fase (PLLs)
Los PLLs (Phase-Locked Loop) son sistemas que garantizan una señal de salida con amplitud fija y
frecuencia coincidente con la de entrada cuya fase
genera los cambios en la fase de la señal de entrada,
dentro de un margen determinado.
Los PLL contienen 3 etapas fundamentales:
1) Comparador de Fase (CF): Suministra una salida
que depende del valor absoluto del desfase entre las
señales de salida y de entrada. En algunos casos,
esta etapa esta constituida por un multiplicador.
2) Filtro Pasa-Bajo (PL): Filtra los armónicos
superiores de la señal de salida del CF que sirve para controlas la frecuencia de oscilación de un
VCO.
3) Oscilador Controlado por Tensión (VCO): Esta
diseñado de forma tal que cuando la tensión de
salida del PL este oscila a una frecuencia fc o
también llamada frecuencia de oscilación libre del VCO.
Figura 1. Diagrama de Bloques de un Circuito PLL
Oscilador Controlado por Voltaje (VCO)
Un VCO (Voltage-controlled oscillator) es un multivibrador de funcionamiento autónomo y tiene una
frecuencia estable de oscilación, que depende de un
voltaje de polarización externo. La salida de un VCO
es una frecuencia y su entrada es una señal de polarización ya sea CD o de AC.
Figura 2.
Los VCO son dispositivos muy utilizados en circuitos
de comunicaciones por que es capaz de actuar como un
modulador de FM, demodulador FM, etc. Estos son elementos básicos de los PLL.
Integrado NE555
Inicialmente fue desarrollado por la firma Signetics y
después fue construido por otros fabricantes. Es un
integrado monolítico y tiene variedad de aplicaciones como multivibrador astable y monoestable, detector de
pulsos entre otros.
OSCILADOR CONTROLADO POR VOLTAJE
(VCO 555)
Serna T, Lizeth. Roncancio Q. Gina.
Ingeniería de Telecomunicaciones
Oscilador Controlado por Voltaje (VCO 555). Electrónica II
Figura 3. Diagrama de bloques del 555
La misión de cada bloque es la siguiente:
Comparadores: Ofrecen a su salida dos estados perfectamente diferenciados (alto y bajo) en función
de las tensiones aplicadas a sus entradas (+ y -), de
tal forma que:
- Si v(+) > v(--), la salida toma un nivel alto
- Si v(+) < v(--), la salida toma un nivel bajo
No se completa el caso v(+) = v(-), ya que una muy
pequeña variación entre ambas hace que la salida
adopte el nivel determinado por el sentido de dicha variación.
BIESTABLE RS: su funcionamiento responde al
de cualquier biestable, ofrece dos estados permanentes. en este caso presenta dos entradas de
activación.
Figura 4. Tabla de Funcionamiento del Biestable
Descarga: Esta construido por un transistor que es gobernado por la salida del biestable y sirve para
ofrece un camino de descarga al condensador que
determine la constante RC de temporización.
Inversor: Invierte el nivel de la salida ̅ del biestable (cambia un nivel alto a bajo y viceversa).
Circuito Astable con 555 (VCO)
Para realizar esta clase de circuitos es necesario un
divisor de tension externo, formado por 2
resistencias R1 y R2. En esta configuracion el pin
3 del dispositivo es el pin de salida OUTPUT una onda cuadrada, con una amplitud igual a la tension
de alimentacion. La duracion de los periodos alto y
bajo de la señal de salida pueden ser diferentes. Este es astable por que su salida no permanece fija
en nunguno d los 2 estados logicos.
Figura 5. Oscilador Controlado por Tensión (VCO)
La señal de salida de salida de este circuito es un
tren de pulsos de forma rectangular que varia su
frecuencia con un potenciómetro. Al realizarse la
carga y descarga del condensador.
Para calcular los tiempos T1 y T2, se utilizan las
siguientes formulas: ( )( )( ) ( )( )
( )( )( ) ( )( )
( )( )
Para hallar la frecuencia de oscilación utilizamos:
( )( )
Dividiendo la anchura del impulso entre el periodo obtenemos el ciclo de trabajo:
( )
Oscilador Controlado por Voltaje (VCO 555). Electrónica II
Si R1 es mucho menor que R2, el ciclo de trabajo se
aproxima al 50%. Inversamente, si R1 es mucho mayor de R2. El ciclo de trabajo se aproxima al
100%.
Figura 6. Ciclos de trabajo (VCO)
II. OBJETIVOS
Objetivo Generales
Realizar y diseñar un oscilador controlado por voltaje (VCO) implementando un integrado
NE555.
Objetivos Especifico
- Calcular mediante el análisis del circuito VCO los
valores de sus componentes.
- Relacionar el comportamiento de las resistencias
del circuito en la respuesta de la señal para obtener
un ciclo de trabajo del 50%.
- Realizar las simulaciones en orcad para comparar
y analizar respecto a la señal obtenida en el montaje.
III. PROCEDIMIENTOS, RESULTADOS Y
OBSERVACIONES
A. Procedimientos Y Resultados:
Se realizaron cálculos previos al inicio del laboratorio de las resistencias para obtener el ciclo de trabajo del
50%:
( )
Figura 5. Montaje Esquemático del Oscilador Controlado
por Tensión (VCO)
R3
1k
V1
10Vdc
R2
13k
R43
1
2
U2
555C1
3567
8
24
GND
OUTPUTCONTROLTHRESHOLDDISCHARGE
VCC
TRIGGERRESET
0
R1
2.8k
0
Output
C1
10n
Oscilador Controlado por Voltaje (VCO 555). Electrónica II
Figura 6. Montaje en Físico
Figura 7. Señal de salido del Osciloscopio.
B. Análisis de Resultados
La respuesta obtenida fue una señal cuadrada que
tenia una amplitud de 10 V dado al funcionamiento
del 555, al modificar el voltaje de salida la frecuencia varia de esta forma si este aumenta la
frecuencia disminuye y si disminuye esta aumenta.
El ciclo útil no llego a ser constante al 50% en todas las frecuencias al hallar los cálculos pertinentes
hallamos las resistencias con el fin de obtener un
ciclo casi al 50 % sin embargo al poner los tiempo
iguales la resistencia R1 dio como resultado 0 la solución a este problema fue poner los tiempos casi
iguales para que la resistencia R1 tuviera un valor
pequeño.
IV. CONCLUSIONES
- El ciclo de trabajo de un oscilador controlado por
voltaje varía según los valores de las resistencias
(R1 y R2) para el óptimo comportamiento del
capacitor de carga y descarga.
- El 555 es un circuito integrado que ofrece diversos
modos de funcionamiento, mediante la conexión adecuada de muy pocos componentes externos.
- El funcionamiento del VCO dentro de un PLL es el de fijar una frecuencia por medio de un voltaje.
- El voltaje determina el tiempo de descarga y carga
del condensador si el voltaje que se modifica por medio del potenciómetro aumenta la carga y
descarga del condensador aumenta y la frecuencia
disminuye.
V. REFERENCIAS
o Sistemas de Comunicaciones Electrónicas – Wayne
Tomasí
o Análisis y Diseño de Circuitos Electrónicos
Analógicos – Francisco J. Gabiola, Basil M.Al-Hadithi
o Electronica – Heinz Haberle, Jorge Romano o http://www.unicrom.com/Tut_circuitos_osciladores_RC-
OA_puente_wein.asp
AUTORES
Gina Marcela Roncancio Quintana – 2112415 Lizeth Carolina Serna Torres – 2112957