estabilidade de freqüência - material do laboratório de ... cristal.pdf · fator de qualidade do...

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!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.