Circuito del oscilador
Un circuito Oscilador es un conjunto completo de todas las partes del circuito que ayuda a producir las oscilaciones. Estas oscilaciones deben sostenerse y no deben ser amortiguadas como se mencionó anteriormente. Intentemos analizar un circuito de oscilador práctico para comprender mejor cómo funciona un circuito de oscilador.
Práctico circuito de oscilador
Un circuito de oscilador práctico consta de un circuito de tanque, un amplificador de transistor y un circuito de retroalimentación. El siguiente diagrama de circuito muestra la disposición de un oscilador práctico.
Analicemos ahora las partes de este circuito oscilador práctico.
Tank Circuit - El circuito del tanque consta de una inductancia L conectada en paralelo con el condensador C. Los valores de estos dos componentes determinan la frecuencia del circuito del oscilador y, por lo tanto, esto se denomina comoFrequency determining circuit.
Transistor Amplifier- La salida del circuito tanque se conecta al circuito amplificador de modo que aquí se amplifican las oscilaciones producidas por el circuito tanque. Por lo tanto, el amplificador aumenta la salida de estas oscilaciones.
Feedback Circuit- La función del circuito de retroalimentación es transferir una parte de la energía de salida al circuito LC en la fase adecuada. Esta retroalimentación es positiva en los osciladores mientras que es negativa en los amplificadores.
Estabilidad de frecuencia de un oscilador
La estabilidad de frecuencia de un oscilador es una medida de su capacidad para mantener una frecuencia constante durante un intervalo de tiempo prolongado. Cuando se opera durante un período de tiempo más largo, la frecuencia del oscilador puede tener una desviación del valor previamente establecido, ya sea aumentando o disminuyendo.
El cambio en la frecuencia del oscilador puede surgir debido a los siguientes factores:
El punto de funcionamiento del dispositivo activo, como BJT o FET, debe estar en la región lineal del amplificador. Su desviación afectará la frecuencia del oscilador.
La dependencia de la temperatura del rendimiento de los componentes del circuito afecta la frecuencia del oscilador.
Los cambios en la tensión de alimentación de CC aplicados al dispositivo activo desplazan la frecuencia del oscilador. Esto se puede evitar si se utiliza una fuente de alimentación regulada.
Un cambio en la carga de salida puede provocar un cambio en el factor Q del circuito del tanque, provocando así un cambio en la frecuencia de salida del oscilador.
La presencia de capacitancias entre elementos y capacitancias parásitas afectan la frecuencia de salida del oscilador y, por lo tanto, la estabilidad de frecuencia.
El criterio de Barkhausen
Con el conocimiento que tenemos hasta ahora, entendimos que un circuito oscilador práctico consiste en un circuito tanque, un circuito amplificador de transistor y un circuito de retroalimentación. Entonces, intentemos ahora repasar el concepto de amplificadores de retroalimentación para derivar la ganancia de los amplificadores de retroalimentación.
Principio del amplificador de retroalimentación
Un amplificador de retroalimentación generalmente consta de dos partes. Ellos son lasamplifier y el feedback circuit. El circuito de retroalimentación generalmente consta de resistencias. El concepto de amplificador de retroalimentación se puede entender en la siguiente figura a continuación.
De la figura anterior, la ganancia del amplificador se representa como A. La ganancia del amplificador es la relación entre el voltaje de salida Vo y el voltaje de entrada V i . La red de retroalimentación extrae un voltaje V f = β V o de la salida V o del amplificador.
Este voltaje se suma para la retroalimentación positiva y se resta para la retroalimentación negativa, del voltaje de señal V s .
Entonces, para una retroalimentación positiva,
V yo = V s + V f = V s + β V o
La cantidad β = V f / V o se denomina relación de retroalimentación o fracción de retroalimentación.
La salida V o debe ser igual al voltaje de entrada (V s + βV o ) multiplicado por la ganancia A del amplificador.
Por lo tanto,
$$ (V_s + \ beta V_o) A = V_o $$
O
$$ AV_s + A \ beta V_o = V_o $$
O
$$ AV_s = V_o (1 - A \ beta) $$
Por lo tanto
$$ \ frac {V_o} {V_s} = \ frac {A} {1 - A \ beta} $$
Sea A f la ganancia total (ganancia con la retroalimentación) del amplificador. Esto se define como la relación entre el voltaje de salida V o y el voltaje de señal aplicado V s , es decir,
$$ A_f = \ frac {Salida \: Voltaje} {Entrada \: Señal \: Voltaje} = \ frac {V_o} {V_s} $$
A partir de las dos ecuaciones anteriores, podemos entender que la ecuación de ganancia del amplificador de retroalimentación con retroalimentación positiva viene dada por
$$ A_f = \ frac {A} {1 - A \ beta} $$
Dónde Aβ es el feedback factor o la loop gain.
Si Aβ = 1, A f = ∞. Por tanto, la ganancia se vuelve infinita, es decir, hay salida sin ninguna entrada. En otras palabras, el amplificador funciona como un oscilador.
La condición Aβ = 1 se llama como Barkhausen Criterion of oscillations. Este es un factor muy importante a tener siempre en cuenta, en el concepto de Osciladores.