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