Se trata de aplicar el simulador de Orcad en un circuito concreto, con valores de componentes ya establecidos para comprobar si cumple con alguna de las características que promete. En este caso, el interés está centrado en el comportamiento de los componentes que forman parte de la configuración puente de Wien.
¿Cómo arrancan los osciladores?
En caso de los osciladores con componentes inductivos, el transitorio de HT que provoca la conexión de la batería es suficiente para iniciar la resonancia de manera similar a la que lo hace el roce de una cuerda de guitarra. En el caso de los osciladores no inductivos, como los multi-vibradores, entre otros, el puntapié inicial lo dan las características no lineales de los componentes que, al introducir ruido, dan inicio al ciclo de resonancia. En la práctica, algunos osciladores no inductivos se niegan a oscilar y esto se remedia con el cambio del componente activo, por ejemplo el amplificador operacional o el transistor.
Un aspecto básico de los circuitos resonantes es que la señal producida por el circuito decae en el tiempo por las pérdidas que provocan los componentes, por ejemplo, la inductancia ofrece una cierta resistencia. Este fenómeno es conocido intuitivamente por las experiencias cotidianas, al tañir una cuerda de la guitarra se escucha la resonancia producida por ésta, que va perdiendo intensidad hasta que se pierde. Lo mismo ocurre al columpiar a un niño, el largo de la cuerda establece la frecuencia, pero el ángulo (amplitud) será cada vez menor, a menos que se aporte un pequeño empuje en consonancia con la frecuencia del columpio. Este mecanismo que mantiene la señal resonante con la amplitud adecuada es un amplificador.
Fig. 1 Circuito B1: Morse Code Oscillator
En una entrada anterior del blog, publiqué un circuito muy simple que utiliza la configuración "puente de Wien", ver: Oscilador Puente de Wien Si observamos la Fig. 1, el circuito B1 ("Morse Code Trainning Set"), notamos que se trata de un amplificador con emisor común, en Clase A. La particularidad de estos amplificadores es que producen una señal de salida que está rotada 180º con respecto a la señal de entrada, ver Fig. 2.
Fig. 2 Amplificador Clase A
Para realimentar la señal en la base del transistor, primero debemos rotarla 180º para que coincida con la fase de la señal de oscilación. Esta es precisamente la misión que tiene el conjunto de capacitores y resistencias que se encuentran entre el colector y la base del transistor. De acuerdo con el manual del EE-20 de Phillips (Juguetronic), la frecuencia del oscilador es de 1kHz, y esta frecuencia está determinada por la combinación de la resistencia de 270 Ohms en conjunto con el capacitor de .1uF.
La simulación en PSPICE
La salida del transistor está simulada con una señal de 1kHz entre el nodo 2 y 0. En la Fig. 3, a la izquierda de la línea roja se pueden observar los nodos tomados en cuenta para la simulación.
Fig. 3 El Circuito Simulado
El trazado que se presenta en la Fig. 4, muestra la señal de salida V(2) en contraste con la señal de entrada V(6), bien atenuada como corresponde y con fines gráficos multiplicada por 3 para que se note la sinusoide. Se observa claramente la rotación de 180º de la señal. Además, la respuesta en frecuencia es precisamente 1kHz. ya que si se aplica una señal de otra frecuencia, la entrada presenta un desfasaje que llevaría a fijar la frecuencia en la resonancia correcta.
Fig. 4 Ploteo de las Señales
El Código en PSPICE
NOTA: la salida del transistor, o nodo 2, corresponde a la entrada del puente de Wien, mientras que la entrada al transistor, o nodo 6, corresponde a la salida del puente que está bajo análisis.
FIN
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