Osciladores
Sinusoidales.
Para construir un oscilador sinusoidal necesitamos emplear un amplificador
con realimentación positiva. La idea es utilizar la señal de realimentación en
lugar de la señal habitual de entrada del amplificador. Si la señal de
realimentación es lo suficientemente grande y tiene la fase correcta, habrá una
señal de salida, incluso cuando no exista una señal de entrada externa. En
otras palabras, un oscilador es un amplificador modificado por la
realimentación positiva para proporcionar su propia señal de mirada.
Criterios
de Oscilación.
Existen
varios criterios de oscilación rigurosos y equivalentes. En primer término, un
oscilador que contenga un dispositivo activo en una configuración cuadripolo
debe tener una trayectoria de realimentación por la que parte de la salida se
realimenta a la entrada. Si la señal de realimentación es mayor que la de
entrada y en fase con ella, se iniciarán las oscilaciones y crecerán en
amplitud hasta que la saturación reduzca la ganancia alrededor del bucle de
realimentación a la unidad.
Primer
Criterio: Un
circuito oscilará cuando exista una trayectoria de realimentación que
proporcione al menos una ganancia de bucle unitaria con desplazamiento de fase
nulo.
Segundo
Criterio: Un
oscilador es un amplificador inestable en donde el factor de Stern K es
menor que uno.
Donde:
G y g son conductancias
S= source; L=load; i=input; o=output; f=forward; r=reverse
S= source; L=load; i=input; o=output; f=forward; r=reverse
Tercer
Criterio: Un oscilador es un amplificador que aunque la entrada sea nula, la
salida no será nula. Matemáticamente esto equivale a que el determinante de las
ecuaciones de las corrientes de malla o voltajes de nodo, se hace cero.
A este
criterio se lo conoce como criterio de “ganancia infinita”.
Cuarto
Criterio: Si cualquier circuito potencialmente oscilador se separa
artificialmente en una porción activa y una carga, la impedancia de salida de
la parte activa tendrá una parte real negativa cuando se satisfagan las condiciones
para la oscilación.
Esta es
una condición necesaria pero no suficiente. Una onda de corriente puede
circular indefinidamente por un lazo de impedancia cero; lo mismo se puede
decir sobre una tensión senoidal, que puede persistir indefinidamente en un
nodo de admitancia nula.
Oscilador
Colpitts.
Aunque es
excelente a frecuencias bajas, el oscilador en puente de Wien no es adecuado
cuando funciona a frecuencias altas (por encima 1 MHZ). El principal problema
es el desplazamiento de fase a través del amplificador. Este desplazamientos se
suma al ocasionado por el circuito de retardo-adelanto y hace que la resonancia
se produzca muy lejos de la frecuencia de resonancia teórica, Una alternativa
es un oscilador LC, un circuito que se puede usar para frecuencia entre 1 y 500
MHz. Et intervalo de las frecuencias está muy alejada de la frecuencia típica
de mayoría de los amplificadores operacionales, por lo que generalmente utiliza
como amplificador un transistor bipolar
o un FET.
Con un
amplificador y un circuito tanque LC. podemos realimentar una señal con la
amplitud y fase adecuadas para mantener las oscilaciones. El análisis y
el diseño de los osciladores de alta frecuencia es complicado. ¿Por qué? Debido
a las altas frecuencias, las capacidades parásitas y las inductancias de los terminales
de conexión son muy importantes al determinar la frecuencia de oscilación, la
fracción de realimentación, potencia de
salida y otras características propias de la corriente alterna. Por ello, la
mayoría de las personas utiliza aproximaciones para un diseño inicial y ajusta
la construcción del
oscilador tanto como sea necesario para obtener el comportamiento deseado.
Oscilador Hartley.
El
circuito básico usando un transistor bipolar, considerando sólo el circuito
de oscilación, consta de un condensador entre la base y el colector (C) y dos bobinas (L1
y L2) entre el emisor y la base y el colector respectivamente. La carga se
puede colocar entre el colector y L2.
En
este tipo de osciladores, en lugar de L1 y L2 por separado, se suele utilizar
una bobina con toma intermedia.
Para
poder ajustar la frecuencia a la que el circuito oscila, se puede usar un
condensador variable, como sucede en la gran mayoría de las radios que usan
este oscilador, o bien cambiando la relación entre L1 y L2 variando una de
ellas como en los receptores Collins; a esta última técnica se la llama "sintonía
por permeabilidad".
El
circuito de polarización se diseña de tal forma que afecte lo menos posible al
circuito de oscilación, para ello se pueden emplear condensadores de desacoplo,
choques de radiofrecuencia, etc. Esta es la razón por la cual en la imagen no
se dibujan.
Oscilador Hartley
Oscilador de cristal.
Un oscilador de cristal es aquel oscilador que incluye en su realimentación un resonador piezoeléctrico.
El
oscilador de cristal se caracteriza por su estabilidad de frecuencia y pureza
de fase, dada por el resonador.
La
frecuencia es estable frente a variaciones de la tensión de alimentación. La
dependencia con la temperatura depende del resonador, pero un valor típico para
cristales de cuarzo es de 0' 005% del valor a 25 °C, en el margen de 0 a
70 °C.
Estos
osciladores admiten un pequeño ajuste de frecuencia, con un condensador en
serie con el resonador, que aproxima la frecuencia de este, de la resonancia serie
a la paralela. Este ajuste se puede utilizar en los VCO
para modular su salida.
Varios resonadores piezoeléctricos.
Referencias.
- https://es.wikipedia.org/wiki/Oscilador_de_cristal
- https://es.wikipedia.org/wiki/Oscilador_Hartley
- http://www.monografias.com/trabajos13/tratot/tratot.shtml
- http://ayudaelectronica.com/e/criterios-de-oscilacion/
