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http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/29451| Title: | Análise comparativa de osciladores senoidais com sensor a onda acústica de superfície na malha de realimentação. |
| Other Titles: | Comparative analysis of sinusoidal oscillators with surface acoustic wave sensor in the feedback loop. Análisis comparativo de osciladores sinusoidales con sensor de ondas acústicas de superficie en el bucle de realimentación. |
| ???metadata.dc.creator???: | SILVA, Henrique Dantas. |
| ???metadata.dc.contributor.advisor1???: | FREIRE, Raimundo Carlos Silvério. |
| ???metadata.dc.contributor.advisor2???: | ARAÙJO, Jalberth Fernandes de. |
| ???metadata.dc.contributor.referee1???: | SERRES, Alexandre Jean René. |
| ???metadata.dc.contributor.referee2???: | CARVALHO, Elyson ádan Nunes. |
| Keywords: | Engenharia elétrica;Análise comparativa;Método de Montecarlo;Osciladores senoidais;Sensor a onda acústica de superfície;Electrical engineering;Comparative analysis;Method of Montecarlo;Sinusoidal oscillators;Acoustic método de Monte Carlo;Ingeniería eléctrica;Osciladores sinusoidales |
| Issue Date: | 24-Mar-2023 |
| Publisher: | Universidade Federal de Campina Grande |
| Citation: | SILVA, Henrique Dantas. Análise comparativa de osciladores senoidais com sensor a onda acústica de superfície na malha de realimentação. 2023. 75 fl. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica), Universidade Federal de Campina Grande, Centro de Engenharia Elétrica e informática, Campina Grande - Paraíba - Brasil, 2023. Disponível em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/29451 |
| ???metadata.dc.description.resumo???: | Sensores a onda acústica de superfície podem ser utilizados na malha de realimentação de osciladores senoidais para impor a frequência de oscilação. A variação da frequência de oscilação, como também da amplitude, indica que existe uma amostra de líquido ou gás em contato com esse sensor. Além disso, existem diferentes topologias de osciladores senoidais que podem ser utilizadas com o sensor a onda acústica de superfície. Portanto, fazse necessário uma análise comparativa para a determinação do oscilador com melhor desempenho a ser utilizado com o sensor. Para a obtenção dos resultados foi escolhido um modelo de sensor a onda acústica de superfície baseado no cristal piezoelétrico com frequência de ressonância de 117 MHz e três topologias de osciladores senoidais: Pierce, Colpitts e Clapp. Os osciladores foram simulados com o modelo de sensor na malha de realimentação pelo método de Montecarlo. A simulação foi realizada em dois passos: variouse cada componente individualmente em +/ 20% com 250 iterações e variouse todos os componentes simultaneamente em +/ 20% com 1000 iterações. As variáveis analisadas das simulações foram a amplitude, a frequência de oscilação e um novo parâmetro que indica o percentual de vezes em que há oscilação, denominado nesse trabalho como robustez. Como resultados, verificouse que todos os três osciladores geram oscilações na tensão de saída, possibilitando seu uso com o sensor. Além disso, verificouse que o oscilador Clapp possui uma robustez de 84,5%, enquanto os osciladores Colpitts e Pierce possuem robustez de 56,3% e 49,9%, respectivamente. No entanto, as variações de frequência do oscilador Pierce com a variação dos componentes do modelo do sensor foram de 10%, enquanto que nos osciladores Colpitts e Clapp, a variação foi de 0,1%. Logo, de acordo com os resultados apresentados nesse trabalho, o oscilador Clapp é o melhor para ser utilizado em conjunto com o modelo de sensor a onda acústica de superfície para a frequência de 117 MHz se o critério de decisão for a robustez, já se o critério for a sensibilidade, o oscilador Pierce é o mais indicado para ser utilizado com o modelo do sensor na malha de realimentação. |
| Abstract: | Surface acoustic wave sensors can be used in the feedback loop of sinusoidal oscillators to impose the oscillation frequency. The variation in both frequency and amplitude of the oscillation indicates the presence of a liquid or gas sample in contact with the sensor. Additionally, there are different sinusoidal oscillator topologies that can be used with surface acoustic wave sensors. Therefore, a comparative analysis is necessary to determine the oscillator with the best performance to be used with the sensor. To obtain the results, a surface acoustic wave sensor model based on a piezoelectric crystal with a resonance frequency of 117 MHz and three sinusoidal oscillator topologies (Pierce, Colpitts, and Clapp) were chosen. The oscillators were simulated with the sensor model in the feedback loop using the Montecarlo method. The simulation was performed in two steps: individual components were varied by +/ 20% with 250 iterations, and all components were varied simultaneously by +/ 20% with 1000 iterations. The analyzed variables in the simulations were the amplitude, the oscillation frequency, and a new parameter indicating the percentage of times there was oscillation, called robustness in this work. The results showed that all three oscillators generated oscillations in the output voltage, allowing their use with the sensor. Additionally, the Clapp oscillator was found to have a robustness of 84.5%, while the Colpitts and Pierce oscillators had a robustness of 56.3% and 49.9%, respectively. However, the frequency variations of the Pierce oscillator with the variation of the sensor model components were 10%, while in the Colpitts and Clapp oscillators, the variation was 0,1%. Therefore, according to the results presented in this work, the Clapp oscillator is the best to be used in conjunction with the surface acoustic wave sensor model for a frequency of 117 MHz if the decision criterion is robustness. However, if sensitivity is the decision criterion, the Pierce oscillator is the most suitable to be used with the sensor model in the feedback loop. |
| ???metadata.dc.description.resumen???: | Los sensores de ondas acústicas de superficie se pueden usar en el circuito de retroalimentación de osciladores sinusoidales para imponer la frecuencia de oscilación. La variación de frecuencia de oscilación, así como la amplitud, indica que hay una muestra de líquido o gas en contacto con este sensor. Además, existen diferentes topologías de osciladores. sinusoides que se pueden utilizar con el sensor de ondas acústicas de superficie. Por lo tanto, es necesario un análisis comparativo para determinar el oscilador con la mejor rendimiento que se utilizará con el sensor. Para obtener los resultados se eligió un modelo de sensor de ondas acústicas de superficie basado en cristal piezoeléctrico con frecuencia resonante de 117 MHz y tres topologías de oscilador sinusoidal: Pierce, Colpitts y Clapp. Los osciladores fueron simulados con el modelo del sensor en el retroalimentación por el método de Montecarlo. La simulación se llevó a cabo en dos pasos: varíe cada componente individualmente en +/20% con 250 iteraciones y varíe todos los componentes simultáneamente en +/20% con 1000 iteraciones. las variables analizados de las simulaciones fueron la amplitud, la frecuencia de oscilación y una nueva parámetro que indica el porcentaje de veces que hay oscilación, llamado en este trabajo como robustez. Como resultado, se encontró que los tres osciladores generar oscilaciones en el voltaje de salida, posibilitando su uso con el sensor. Además, se verificó que el oscilador Clapp tiene una robustez del 84,5%, mientras que el Los osciladores Colpitts y Pierce tienen una robustez de 56,3 % y 49,9 %, respectivamente. En el Sin embargo, las variaciones de frecuencia del oscilador Pierce con la variación de los componentes del modelo del sensor fueron del 10%, mientras que en los osciladores Colpitts y Clapp, el la variación fue del 0,1%. Por lo tanto, de acuerdo con los resultados presentados en este trabajo, la El oscilador Clapp es mejor para usarse junto con el modelo de sensor de onda acústica de superficie para la frecuencia de 117 MHz si el criterio de decisión es la robustez, si el criterio es la sensibilidad, el oscilador Pierce es el más adecuado para ser utilizado con el modelo del sensor en el circuito de retroalimentación. |
| Keywords: | Engenharia elétrica Análise comparativa Método de Montecarlo Osciladores senoidais Sensor a onda acústica de superfície Electrical engineering Comparative analysis Method of Montecarlo Sinusoidal oscillators Acoustic método de Monte Carlo Ingeniería eléctrica Osciladores sinusoidales |
| ???metadata.dc.subject.cnpq???: | Engenharia Elétrica |
| URI: | http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/29451 |
| Appears in Collections: | Mestrado em Engenharia Elétrica. |
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