Factores Clave y Características de los Osciladores de Radiofrecuencia


Factores que Influyen en el Ruido de un Oscilador

  • Interesa que la potencia de señal de salida sea lo más alta posible.

Condiciones para el Arranque de un Oscilador

  • Para asegurar el arranque de un oscilador es preciso que en la expresión de la ganancia en lazo cerrado existan polos complejos conjugados con parte real positiva.

Método de la Resistencia Negativa

  • El dispositivo que genera la resistencia negativa debe suministrar en alterna la misma energía que se disipa en el resonador, aunque en continua pueda ser un dispositivo que disipe energía.

Amplitud de la Señal Generada por el Oscilador

  • Aumenta cuando también aumenta la ganancia en lazo abierto del oscilador.

Estabilidad a Largo Plazo de un Oscilador LC

  • No depende del factor de ruido térmico del transistor.
  • Sí depende de las resistencias de polarización de los elementos activos, especialmente si son pequeñas.

Modelo de Leeson del Ruido de Fase de un Oscilador

  • El perfil del ruido de fase es independiente de la frecuencia de flicker, pero sí depende del factor de calidad del resonador.

Medida de la Estabilidad de un Oscilador

  • La inestabilidad de la frecuencia a largo plazo es independiente del factor de estabilidad de la polarización.

Oscilador de Cristal de Cuarzo (Modo Serie)

  • La frecuencia de resonancia serie del cristal debe ser igual a la frecuencia de oscilación de todo el oscilador completo.
  • La frecuencia de oscilación se puede ajustar en un margen relativamente estrecho con un condensador variable en serie con el cristal.

Ruido de Fase de un Oscilador

  • Si el factor de calidad del resonador es muy alto (respecto a la frecuencia de cruce flicker (fc) del dispositivo activo), se verifica que L(fm) tendrá una pendiente de -10 dB/década entre las frecuencias fo/2Q y fc.
  • El modelo de Leeson expresa la potencia de ruido encerrada en un ancho de banda de 1 Hz a una frecuencia de fm Hz de separación respecto a la frecuencia fundamental.
  • El ruido de fase de un oscilador a cristal es normalmente inferior al de un oscilador LC.
  • Cuanto menor sea la frecuencia de cruce flicker, menor es el ruido de fase del oscilador en las proximidades de la frecuencia nominal de trabajo.
  • Es mayor cuanto menor es el factor de calidad descargado del oscilador.

Ruido de Fase de un Oscilador LC

  • A la frecuencia de cruce flicker, las potencias de ruido térmico y de ruido 1/f tienen el mismo nivel.
  • Depende del factor de calidad de los resonadores y la frecuencia de corte de ruido flicker de los dispositivos activos del oscilador.
  • Depende del factor de calidad descargado de los elementos reactivos de la red de alimentación del oscilador.

Condiciones de Barkhausen de un Oscilador

  • Si no se cumple la condición de que la ganancia del lazo es igual a la unidad, pero sí la condición relativa al desfase total, el circuito oscilaría pero con una amplitud de salida variable a lo largo del tiempo.
  • Si el producto AB difiere de la unidad durante breves periodos de tiempo del funcionamiento del oscilador, este puede seguir funcionando, pero su amplitud de señal alterna no se mantendrá constante.

Estabilidad a Largo Plazo de un VCO

  • No depende del nivel del ruido térmico del transistor.

Método de Análisis por Resistencia Negativa

  • Se puede aplicar con programas de simulación convencionales.

Métodos de Análisis de Osciladores de Radiofrecuencia

  • El método de la ganancia de lazo y el matricial arrojan siempre el mismo resultado, que puede diferir en ciertos casos del proporcionado por el de la resistencia negativa.
  • En el método de la ganancia de lazo, la red resonadora no necesita suponerse que sea unilateral.

Valor del Factor de Calidad Cargado del Resonador de un Oscilador

  • Cuanto menor sea dicho parámetro, más lentamente variará el desfase que sufre la señal al atravesar el resonador.

Distorsión de la Señal Generada por un Oscilador

  • Es menor cuando la ganancia en lazo abierto AB es 1.

Diodo Varicap en un VCO

  • Su resistencia de pérdidas equivalente en serie (Rs) es despreciable en la banda de bajas frecuencias.

Cristal de Cuarzo en un Oscilador

  • La masa del cristal determina el valor de la inductancia de su circuito eléctrico equivalente.
  • El hecho de que un cristal de cuarzo confiera una alta estabilidad a un oscilador es debido a que la frecuencia de resonancia serie y paralelo están muy próximas entre sí.

Circuitos Osciladores de RF

  • En la red de alimentación deben existir componentes reactivos de signo opuesto para que la oscilación sea posible, si la red amplificadora no tiene ninguna componente reactiva.
  • La ventaja de los osciladores de cristal frente a los LC es que pueden trabajar en frecuencias más elevadas.
  • El factor de estabilidad de frecuencia no depende de la forma en que varía la fase de la respuesta de la red con la frecuencia.

Control de Frecuencia de un VCO

  • Si queremos que el factor de calidad del conjunto sea lo más elevado posible, debemos elegir un condensador Cs lo más pequeño posible comparado con la capacidad Cv del varicap.

Arranque de un Oscilador

  • Cuanto más cerca esté la pareja de polos complejos conjugados del eje imaginario en el momento de arranque del oscilador, mayor será la amplitud de la señal de oscilación y menor su distorsión armónica.
  • Un oscilador puede arrancar a oscilar al aplicarle tensión de alimentación al dispositivo activo incluso en el caso de que ninguno de los componentes del esquema genere ruido térmico.

Estabilidad de Frecuencia de un Oscilador a Cristal

  • Es muy elevada debido a la gran diferencia entre las capacidades dinámicas del cuarzo y la del encapsulado del cristal.

Modelo de Leeson del Ruido de Fase

  • Para valores de frecuencias offset de medida del ruido (fm) mucho mayores que la frecuencia de cruce flicker (fc), el ruido de fase ya no queda atenuado por el efecto del resonador del oscilador.

Amplificador Operacional con Tensión de Alimentación Única

  • Para que un amplificador operacional alimentado con una sola tensión de alimentación (Vcc y masa) pueda amplificar pequeñas tensiones continuas, es necesario que el margen de tensión en modo común a la entrada comprenda la tensión negativa de alimentación.

Ancho de Banda de un Amplificador Operacional

  • Es independiente del nivel de señal de entrada.

Método de Análisis de Osciladores Basado en la Ganancia de Lazo

  • Ninguna de las opciones es cierta (en el contexto de osciladores de microondas).

Coeficiente de Reflexión a la Entrada del Cuadripolo

  • Puede presentar un módulo superior a la unidad, caso típico de osciladores.

Frecuencia de Salida de un VCO

  • Solo se puede considerar que depende linealmente de la tensión de control para pequeñas zonas de su margen de funcionamiento.

Oscilador a Cristal de Cuarzo (Modo Paralelo)

  • La frecuencia de oscilación se puede ajustar con un condensador variable en paralelo con el cristal en un margen de algunos KHz/Hz.

Ganancia en Circuito Abierto en un Oscilador

  • A y B son ciertas (A*B = Vo/Ve = Io/Ie >= 1).

Oscilador en Régimen Permanente

  • Los polos de su función de transferencia total son imaginarios puros.

Análisis de Circuitos Osciladores

  • Un oscilador que actúa bajo el principio de resistencia negativa pudiera no tener lazo de realimentación exterior al dispositivo activo.

Osciladores Controlados por Tensión

  • La presencia de los diodos varicap contribuye a empeorar el ruido de fase global del oscilador respecto al mismo oscilador si fuese de frecuencia fija.

Estudio de Osciladores por Métodos de Análisis Lineal

  • Solo en los primeros momentos de la oscilación de arranque, donde la amplitud de la oscilación es pequeña comparada con la de la polarización.

Estabilidad a Corto Plazo de un Oscilador

  • Se mide como potencia de ruido en una banda lateral del oscilador.

Osciladores LC Típicos

  • En un oscilador Colpitts, las condiciones de arranque y mantenimiento influyen sobre la frecuencia de oscilación.

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