Pràctica Oscil·lador Colpitts (2017)

Pràctica Inglés
Universidad Universidad Politécnica de Cataluña (UPC)
Grado Ingeniería de Sistemas de Telecomunicación - 2º curso
Asignatura Emissors i Receptors (ER)
Año del apunte 2017
Páginas 5
Fecha de subida 19/06/2017
Descargas 0
Subido por

Vista previa del texto

Muntatge i mesura d’un oscil·lador Colpitts amb un cristall de quars Emissors i Receptors Universitat Politècnica de Catalunya Maria Vallès Muñoz Ariadna Sevillano Sevillano 1. Objectius L’objectiu d’aquesta pràctica és muntar un oscil·lador sinusoïdal amb un cristall de quars seguint l’esquema de Colpitts.
Després d’una primera part on es veu l’oscil·lador funcionant a la freqüència fonamental del cristall, es munta un segon circuit on hi ha un efecte de filtratge addicional que permet que es treballi amb el tercer sobretò. En aquest segon circuit es mesuren la distorsió harmònica i els sorolls de fase.
4. Treball experimental 1.1.- Comprovació prèvia El nivell de continua i l’amplitud de l’oscil·lació són dels valors adequats per a la seva posterior mesura amb l’analitzador d’espectres.
2. Estudi Previ L’estudi previ d’aquesta pràctica consistia en fer el muntatge de l’oscil·lador (següent figura) amb una placa de circuit imprès.
El resultat és el següent: 1.2.- Freqüències on hi ha oscil·lacions.
A què es corresponen, sobretons o harmònics deguts a una distorsió? A continuació podem veure l’harmònic principal, centrat a la freqüència fonamental del cristall: 27 MHz.
A la següent imatge podem veure els harmònics, que es produeixen a les freqüències que indicarem a continuació.
3. Oscil·lador amb cristall de quars Emissors i Receptors 2 1a osc: 27 MHz, - 34 dBm 2a osc: 54 MHz, - 42 dBm 3a osc: 81 MHz, - 53 dBm 4a osc: 108 MHz, - 68 dBm Observem amb l’oscil·loscopi la senyal a l’entrada i a la sortida del nostre sistema: La segona i la quarta oscil·lació són sobretons (ja que es troben a freqüències resultants de multiplicar la freqüència fonamental per un nombre parell).
D’altra banda, la tercera es tracta d’un harmònic degut a la distorsió de l’amplificador (ja que es troba a una freqüència resultant de multiplicar la freqüència fonamental per un nombre imparell).
Ara substituirem la resistència R per un inductor (L1) de 2,2 µH: 2.1.- Senyal de sortida en un marge de 10 a 100 MHz. Els harmònics són deguts a sobretons de l’oscil·lador, a una distorsió no-lineal de la sinusoide o a ambdós? El resultat és el següent: A continuació podem veure la senyal de sortida en un marge molt gran, on observem la tendència a disminuir dels harmònics: Emissors i Receptors 3 Ara reduïm aquest marge per poder observar amb més precisió aquesta senyal de sortida i poder mesurar els harmònics: 1r harm: 27MHz 2n harm: 53,93MHz 3r harm: 81,13MHz 4t harm: 108,32MHz 2.2.- Distorsió harmònica total (THD) Canviem l’escala vertical i la posem en Volts per poder mesurar el voltatge dels harmònics: Ara canviem l’eix vertical i el posem en Watts, per mesurar la potència dels harmònics: P1=178,4 µW P2=44,19 µW P3=2,73 µW P4=3,65 µW P5=8,69 µW P6=4 µW P7=835 nW P8=3,77 µW P9=98 nW THD = 0,3809 THD(%) = 38,09% 2.3.- Soroll de fase V1=91 mV V2=44,3 mV V3=10,7 mV V4=14,7 mV V5=21,4 mV V6=10,5 mV V7=5 mV V8=16,6 mV V9=2,6 mV Amb l’ajuda dels markers fem la mesura i obtenim el següent: THD = 0,6185 THD(%) = 61,85% Emissors i Receptors 4 Com hem fet la mesura amb una resolució de 10 Hz (i s’ha de fer amb 1 Hz), restem 10 dBs a la mesura que realitzem. És a dir: Sc (dB) = - 62 dB - 10 dB = - 72 dB 2.6.- La solució més immediata per reduir el nivell dels harmònics és filtrar el senyal de sortida.
Provem amb el següent filtre, proporcionat a l’enunciat de la pràctica: 2.4.- Estabilitat de freqüència de l’oscil·lador en funció de la tensió d’alimentació Augmentem la tensió d’entrada a 7 V i observem que el senyal es desplaça cap a freqüències més elevades: Amb el software RFSIM99, fem la simulació d’aquest filtre per comprovar que té el funcionament esperat.
El filtre que simularem és el següent: Per calcular aquesta estabilitat i expressar-la en ppm, fem el següent: ( ΔHz / fc )*106 = Després de realitzar la simulació, tenim com a resultat teòric el següent: = ((6,95·10-4)/(26,995470))·106 = 25ppm Si tornem a posar la tensió d’entrada al valor inicial, la senyal retorna a la freqüència inicial de 27 MHz.
2.5.- Sensibilitat (estabilitat) de la freqüència d’oscil·lació respecte a la temperatura del cristall Amb la punta del soldador, escalfem el cristall i observem que la senyal es desplaça cap a la dreta a mesura que va augmentant la seva temperatura. Quan deixem d’escalfar-lo, retorna poc a poc al seu estat inicial.
Emissors i Receptors Com podem comprovar, aquest filtre fa la funció que esperem, ja que filtra la sortida i atenua els harmònics que no ens interessen.
5 ...

Comprar Previsualizar