La definición de oscilar es fluctuar entre dos estados o condiciones.
OSCILADORES
Un oscilador es un dispositivo que produce oscilaciones, es
decir, genera una forma de onda repetitiva.
Oscilador autosostenido/Oscilador autónomo o de funcionamiento
libre: los cambios en la forma de onda son continuos y repetitivos; suceden
con rapidez periódica.
Osciladores no autosostenidos/Osciladores con disparo de
inicio u osciladores monoestables: requieren una señal externa de entrada,
o disparador, para producir un cambio en la forma de onda de salida.
Osciladores retroalimentados
Es un amplificador con un lazo de retroalimentación, es
decir, con un paso para que la energía se propague desde la salida y regrese a
la entrada.
Una vez encendido, un oscilador retroalimentado genera una
señal de salida de ca, de la cual se regresa una pequeña parte a la entrada,
donde se amplifica. La señal amplificada de la entrada aparece en la salida, y
el proceso se repite; se produce un proceso regenerativo, en el que la salida
depende de la entrada y viceversa.
De acuerdo con el criterio de Barkhausen, para que un
circuito retroalimentado sostenga oscilaciones, la ganancia neta de voltaje en
torno al lazo de retroalimentación debe ser igual o mayor que la unidad, y el
desplazamiento neto de fase en torno al lazo debe ser un múltiplo entero
positivo de 360°.
Requisitos para que trabaje un oscilador retroalimentado:
- Amplificación. Un circuito oscilador debe tener cuando menos un dispositivo activo, y debe ser capaz de amplificar voltaje.
- Retroalimentación positiva. Un circuito oscilador debe tener una trayectoria completa para que la señal de salida regrese a la entrada. La señal de retroalimentación debe ser regenerativa, y eso quiere decir que debe tener la fase correcta y la amplitud necesaria para sostener las oscilaciones.
- Componentes que determinan la frecuencia. Un oscilador debe tener componentes que determinen la frecuencia que permitan ajustar o cambiar la frecuencia de operación.
- Fuente de poder. Un oscilador debe tener una fuente de energía eléctrica.
La fórmula acostumbrada para la ganancia de voltaje de lazo
cerrado de un amplificador retroalimentado es Aol /(1 +βAol). Si en cualquier frecuencia βAol baja a -1, el denominador de la
ecuación 2-1 baja a cero y Vsal/Vent es infinito. Cuando esto sucede, el
circuito oscilará y se podrá quitar la entrada externa.
Osciladores no sintonizados
Características:
- Amplificadores y redes eternas, selectivas en frecuencia, mediante elementos RC.
- Suelen usar amplificadores integrados (OPs)
- Banda de frecuencia de aplicación: Entre los cientos de Hz y el MHz.
- No son muy estables. Su estabilidad depende en gran parte del tipo de componentes usados.
Osciladores sintonizados
Los osciladores LC constan e un amplificador y un filtro
resonante LC (pasa banda con alto facto de calidad). La salida será una
sinusoide, cuya frecuencia es igual a la frecuencia central o frecuencia de
resonancia del filtro f0.
Sus características:
- Las impedancias X1 y X2 con la impedancia X3 conforman un circuito capaz de oscilar a la frecuencia deseada.
- LA realimentación se produce debido a que el circuito resonante, a esta frecuencia produce un desfaje de 180º entre la señal de entrada y la señal de salida.
- Este desfaje de 180º solo se produce a la componente cuya frecuencia coincide con la resonancia, siendo distinto de 180º para las otras componentes.
La distorsión de la señal de salida dependerá de la selectividad de la banda de filtro. Es por ello que se necesita que el filtro tenga alto factor de calidad.
Como se toma muestra de tensión en serie, β será:
La ganancia de lazo será:
Como la red β
debe resonar: X1+X2+X3 = 0
Entonces:
Como -A.
β debe ser positivo e igual a la unidad como mínimo, entonces Av, debe ser
negativo y X1 y X2 deben tener el mismo signo, o sea ser la misma clase de
reactancia.
Oscilador de Hartley
A la Frecuencia de oscilación el módulo del producto de A.β es igual a 1
El desfaje del módulo del producto de A.β es igual a cero.
2 - la red β debe resonar -> ∑X=0
La red β debe resonar -> ∑X=0
Oscilador de Colpitts
A la Frecuencia de oscilación el módulo del producto de A.β es igual a 1
La red β debe resonar:
A la hora de
su diseño se toma en cuenta que:
- El amplificador no carga a la red β, lo cual quiere decir que la impedancia de entrada del amplificador es infinita. En la práctica se deberán elegir configuraciones con impedancia de entrada grande.
- El ancho e banda del circuito resonante es chico. Para ello se deberá tener especial cuidado de usar bobinas con Q (factor de mérito) alto.
- La ganacia de tensión del amplificador debe ser mayor a 2.
- El elemento activo tiene frecuencia de corte Ft al menos 5 veces a la frecuencia del oscilador.
Oscilador Clapp
2- La red β debe resonar: X1+X2+X3 =0
