Osciladores de cambio de fase
Una de las características importantes de un oscilador es que la energía de retroalimentación aplicada debe estar en la fase correcta en el circuito del tanque. Los circuitos osciladores discutidos hasta ahora han empleado una combinación de inductor (L) y condensador (C), en el circuito del tanque o circuito de determinación de frecuencia.
Hemos observado que la combinación LC en osciladores proporciona un cambio de fase de 180 ° y el transistor en la configuración CE proporciona un cambio de fase de 180 ° para hacer un cambio de fase total de 360 ° de modo que haría una diferencia de fase cero.
Inconvenientes de los circuitos LC
Aunque tienen pocas aplicaciones, el LC los circuitos tienen pocos drawbacks como
- Inestabilidad de frecuencia
- La forma de onda es mala
- No se puede utilizar para bajas frecuencias
- Los inductores son voluminosos y caros
Tenemos otro tipo de circuitos de oscilador, que se fabrican reemplazando los inductores por resistencias. Al hacerlo, se mejora la estabilidad de la frecuencia y se obtiene una forma de onda de buena calidad. Estos osciladores también pueden producir frecuencias más bajas. Además, el circuito no resulta ni voluminoso ni caro.
Todos los inconvenientes de LC Los circuitos del oscilador se eliminan así en RCcircuitos osciladores. De ahí que surja la necesidad de circuitos osciladores RC. Estos también se denominan comoPhase–shift Oscillators.
Principio de los osciladores de cambio de fase
Sabemos que el voltaje de salida de un circuito RC para una entrada de onda sinusoidal conduce al voltaje de entrada. El ángulo de fase por el que se adelanta está determinado por el valor de los componentes RC utilizados en el circuito. El siguiente diagrama de circuito muestra una sola sección de una red RC.
El voltaje de salida V 1 'a través de la resistencia R adelanta al voltaje de entrada aplicado a la entrada V 1 en algún ángulo de fase ɸ o . Si R se redujera a cero, V 1 'adelantará a V 1 en 90 o , es decir, ɸ o = 90 o .
Sin embargo, ajustar R a cero sería impracticable, porque no conduciría a ningún voltaje en R. Por lo tanto, en la práctica, R se varía a un valor tal que hace que V 1 'avance a V 1 en 60 o . El siguiente diagrama de circuito muestra las tres secciones de la red RC.
Cada sección produce un desfase de 60 o . En consecuencia, se produce un desplazamiento de fase total de 180 o , es decir, el voltaje V 2 adelanta al voltaje V 1 en 180 o .
Circuito del oscilador de cambio de fase
El circuito oscilador que produce una onda sinusoidal usando una red de cambio de fase se denomina circuito oscilador de cambio de fase. Los detalles de construcción y el funcionamiento de un circuito oscilador de cambio de fase son los que se indican a continuación.
Construcción
El circuito del oscilador de cambio de fase consta de una sección de amplificador de transistor único y una red de cambio de fase RC. La red de desplazamiento de fase en este circuito consta de tres secciones RC. A la frecuencia resonante f o , el desplazamiento de fase en cada sección RC es de 60 o, de modo que el desplazamiento de fase total producido por la red RC es de 180 o .
El siguiente diagrama de circuito muestra la disposición de un oscilador de cambio de fase RC.
La frecuencia de las oscilaciones viene dada por
$$ f_o = \ frac {1} {2 \ pi RC \ sqrt {6}} $$
Dónde
$$ R_1 = R_2 = R_3 = R $$
$$ C_1 = C_2 = C_3 = C $$
Operación
El circuito cuando se enciende oscila a la frecuencia resonante f o . La salida E o del amplificador se realimenta a la red de realimentación RC. Esta red produce un desplazamiento de fase de 180 o y aparece un voltaje E i en su salida. Este voltaje se aplica al amplificador de transistor.
La retroalimentación aplicada será
$$ m = E_i / E_o $$
La retroalimentación está en fase correcta, mientras que el amplificador de transistor, que está en configuración CE, produce un cambio de fase de 180 o . El cambio de fase producido por la red y el transistor se suman para formar un cambio de fase alrededor de todo el bucle que es de 360 o .
Ventajas
Las ventajas del oscilador de cambio de fase RC son las siguientes:
- No requiere transformadores ni inductores.
- Puede utilizarse para producir frecuencias muy bajas.
- El circuito proporciona una buena estabilidad de frecuencia.
Desventajas
Las desventajas del oscilador de cambio de fase RC son las siguientes:
- Iniciar las oscilaciones es difícil porque la retroalimentación es pequeña.
- La producción producida es pequeña.