estabilidade de freqüência - material do laboratório de ... cristal.pdf · fator de qualidade do...
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Copyright 2001 de Wander Rodrigues
!A estabilidade de freqüência deum oscilador realimentado estádiretamente relacionada com o, Q -fator de qualidade do circuitotanque ou circuito sintonizado.
Estabilidade de FreqüênciaEstabilidade de Freqüência
Estabilidade de FreqüênciaEstabilidade de Freqüência
!A estabilidade de freqüência varia
em função da constância dos valores
de L e C ao longo do tempo e com as
variações de temperatura.
Estabilidade de FreqüênciaEstabilidade de Freqüência
!Um oscilador LC pode oferecer uma
estabilidade de 50 a 200 ppm, em um
período razoável de tempo, alguns
dias.
Estabilidade de FreqüênciaEstabilidade de Freqüência
!Tais osciladores necessitam de uma
compensação dos coeficientes de
temperatura de seus componentes,
exigindo um operação demorada e
experimental.
Desvio de FreqüênciaDesvio de Freqüência
!O desvio absoluto de freqüência
(valor real) é função da estabilidade
do oscilador e de sua freqüência de
funcionamento.
Cálculo do Desvio de FreqüênciaCálculo do Desvio de Freqüência
!fd = desvio de freqüência, em Hz.
!k = estabilidade de freqüência, em ppm
!fo = freqüência do oscilador, em Hz
610−= xfxkf od
Cálculo da Estabilidade deCálculo da Estabilidade deFreqüência de um Freqüência de um OsciladorOscilador
610−= xf
fk
o
d
ExemploExemplo
!Calcular o desvio de freqüência de um
oscilador que apresenta uma estabi-
lidade de 150 ppm, operando em uma
freqüência de 2,0 MHz.
SoluçãoSolução
Hzf
xxxf
xfxkf
d
d
od
300
10102150
1066
6
==
=−
−
Desvio de FreqüênciaDesvio de Freqüência
!Pode-se reduzir o desvio absoluto
diminuindo a freqüência e, em seguida,
somando-a com o sinal de um
oscilador de alta freqüência e alta
estabilidade.
Redução do DesvioRedução do DesvioAbsoluto de FreqüênciaAbsoluto de Freqüência
Cálculo da EstabilidadeCálculo da Estabilidade
!Admitindo-se, na pior hipótese, que os
desvios de freqüência tenham o mesmo
sinal, isto é, eles se somam, teremos
então:
Cálculo da EstabilidadeCálculo da Estabilidade
621 10xf
ffk
o
ddT
+=
Hzfkfd 10010.10.10010.. 666111 === −−
Hzfkfd 20010.10.20.1010.. 666222 === −−
66
10.10.21
200100 +=Tk
ppmkT 14=
ConclusãoConclusão
!O batimento de freqüência por um mistura-
dor ou a heterodinagem permite a obtenção
de uma freqüência variável de boa estabili-
dade a partir de dois sinais:
ConclusãoConclusão
!um de freqüência baixa, variável e
de baixa estabilidade e,
!outro de freqüência alta, fixa e de
grande estabilidade.
O CristalO Cristal
!Alguns cristais como o quartzo e a
turmalina e alguns tipos de cerâmica
apresentam o fenômeno da piezo-eletricidade.
Fenômeno Fenômeno PiezoelétricoPiezoelétrico
!Quando submetido a uma certa força
(pressão) exibem uma diferença de poten-
cial proporcional à deformação sofrida.
!O fenômeno é melhor observado quando o
cristal é cortado na forma de lâmina.
FenômenoFenômeno Piezoelétrico Piezoelétrico
!O efeito é reversível: se aplicado uma
diferença de potencial entre as faces de uma
lâmina de cristal de quartzo, será provocada
uma deformação na mesma.
FenômenoFenômeno Piezoelétrico Piezoelétrico
! a) cristal submetido auma deformação
(a)
FenômenoFenômeno Piezoelétrico Piezoelétrico
! b) cristal em repouso:centro de cargacoincidem -equilibrando-as.
! c) cristal sob pressão:deslocamento doscentro de cargas -aparece uma d.d.p.
(c)(b)
Modelos Equivalente do CristalModelos Equivalente do Cristal
• a) mecânico
• b) elétrico
• c) montagem do cristal
Resposta de FreqüênciaResposta de Freqüênciade um Cristalde um Cristal
Freqüências de Freqüências de RessonanciaRessonancia
• Um cristal oscilador apresenta duas
freqüências de ressonância:
• uma série - fs
• uma paralela - fp
Ressonância SérieRessonância Série
!Ocorre quando XL é igual a XCS.
!Acima de fs o circuito torna-se indutivo
uma vez que XL é maior que XCS.
S
SCL
f...2
1
π=
Ressonância ParalelaRessonância Paralela
!Aquela reatância indutiva tem em paralelo
a reatância capacitiva de Co.
!Quando as reatâncias indutiva e capacitiva
forem iguais, haverá a ressonância paralela.
os
os
P
CC
CCL
f
+
=.
...2
1
π
Circuito Equivalente de umCircuito Equivalente de umCristal Típico de 5 Cristal Típico de 5 MHzMHz
Curva de Resposta de umCurva de Resposta de umCristal de Q infinitoCristal de Q infinito
Freqüência x TemperaturaFreqüência x Temperatura
Cristais de Cristais de Sobretom Sobretom -- Overtone Overtone
!Variação por cisalhamento para diversosmodos de oscilação em cristais osciladoresde corte AT e BT.
Cristais deCristais de Sobretom Sobretom - - Overtone Overtone
!Variação por cisalhamento para diversosmodos de oscilação em cristais osciladoresde corte AT e BT.
Cristais deCristais de Sobretom Sobretom - - Overtone Overtone
!Os osciladores que empregam cristais de
sobretom devem utilizar amplificadores
sintonizados muito seletivos.
!Eles evitam a ocorrência de oscilações
indesejáveis em freqüências correspon-
dentes à fundamental ou num outro
sobretom.
Exemplo de CristalExemplo de Cristaloperando em operando em OvertoneOvertone
Circuito PráticoCircuito Prático
Divisão em BlocosDivisão em Blocos
Referência BibliográficaReferência Bibliográfica
NASCIMENTO, Juarez do. Telecomunicações. São Paulo:Makron Books, 222-284p., 1992.
KENNEDY, George. Electronic Communications Systems.Toquio: McGraw-Hill Kogakusha, 149-209p., 1997.