Osciladores sinusoidales: conceptos básicos
Un amplificador con retroalimentación positiva produce que su salida esté en fase con la entrada y aumenta la fuerza de la señal. La retroalimentación positiva también se denominadegenerative feedback o direct feedback. Este tipo de retroalimentación hace un amplificador de retroalimentación, un oscilador.
El uso de retroalimentación positiva da como resultado un amplificador de retroalimentación que tiene una ganancia de circuito cerrado mayor que la ganancia de circuito abierto. En resultado deinstabilityy funciona como un circuito oscilatorio. Un circuito oscilatorio proporciona una señal de salida amplificada que varía constantemente de cualquier frecuencia deseada.
El circuito oscilatorio
Un circuito oscilatorio produce oscilaciones eléctricas de una frecuencia deseada. También se les conoce comotank circuits.
Un circuito de tanque simple consta de un inductor L y un condensador C, los cuales juntos determinan la frecuencia de oscilación del circuito.
Para comprender el concepto de circuito oscilatorio, consideremos el siguiente circuito. El condensador de este circuito ya está cargado con una fuente de CC. En esta situación, la placa superior del condensador tiene un exceso de electrones mientras que la placa inferior tiene un déficit de electrones. El capacitor contiene algo de energía electrostática y hay un voltaje a través del capacitor.
Cuando el cambio Sestá cerrado, el condensador se descarga y la corriente fluye a través del inductor. Debido al efecto inductivo, la corriente se acumula lentamente hacia un valor máximo. Una vez que el condensador se descarga por completo, el campo magnético alrededor de la bobina es máximo.
Ahora, pasemos a la siguiente etapa. Una vez que el condensador se descarga por completo, el campo magnético comienza a colapsar y produce un EMF contador de acuerdo con la ley de Lenz. El capacitor ahora está cargado con carga positiva en la placa superior y carga negativa en la placa inferior.
Una vez que el capacitor está completamente cargado, comienza a descargarse para formar un campo magnético alrededor de la bobina, como se muestra en el siguiente diagrama de circuito.
Esta continuación de carga y descarga da como resultado un movimiento alterno de electrones o un oscillatory current. El intercambio de energía entre L y C produce continuososcillations.
En un circuito ideal, donde no hay pérdidas, las oscilaciones continuarían indefinidamente. En un circuito de tanque práctico, ocurren pérdidas tales comoresistive y radiation losses en la bobina y dielectric lossesen el condensador. Estas pérdidas dan como resultado oscilaciones amortiguadas.
Frecuencia de oscilaciones
La frecuencia de las oscilaciones producidas por el circuito del tanque están determinadas por los componentes del circuito del tanque, the L y the C. La frecuencia real de las oscilaciones es laresonant frequency (o frecuencia natural) del circuito del tanque que viene dada por
$$ f_r = \ frac {1} {2 \ pi \ sqrt {LC}} $$
Capacitancia del condensador
La frecuencia de oscilación f o es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de la capacitancia de un capacitor. Por tanto, si el valor del condensador utilizado es grande, los períodos de tiempo de carga y descarga serán grandes. Por tanto, la frecuencia será menor.
Matemáticamente, la frecuencia,
$$ f_o \ propto 1 \ sqrt {C} $$
Autoinducción de la bobina
La frecuencia de la oscilación fo es proporcional a la raíz cuadrada de la autoinductancia de la bobina. Si el valor de la inductancia es grande, la oposición al cambio del flujo de corriente es mayor y, por lo tanto, el tiempo requerido para completar cada ciclo será más largo, lo que significa que el período de tiempo será más largo y la frecuencia será menor.
Matemáticamente, la frecuencia,
$$ f_o \ propto 1 \ sqrt {L} $$
Combinando ambas ecuaciones anteriores,
$$ f_o \ propto \ frac {1} {\ sqrt {LC}} $$
$$ f_o = \ frac {1} {2 \ pi \ sqrt {LC}} $$
La ecuación anterior, aunque indica la frecuencia de salida, coincide con la natural frequency o resonance frequency del circuito del tanque.