Oscilador teoria

Compilado, anexado y redactado por el Ing. Oscar M. Santa Cruz - 2010

Cap 1-1.- Osciladores de Onda Senoidal
Objetivo
Este capítulo trata del estudio y diseño de osciladores de onda senoidal de radiofrecuencia.

Introducción
Un oscilador es un circuito que produce una oscilación propia de frecuencia, forma de onda y amplitud determinadas.

Enfoque intuitivo:
Se entiende por oscilador auna etapa electrónica que, siendo alimentada con una tensión continua, proporciona una salida periódica, que puede ser aproximadamente sinusoidal, o cuadrada, o diente de sierra, triangular, etc. O sea que la esencia del oscilador es “crear” una señal periódica por sí mismo, sin que haya que aplicarle señal alguna a la entrada. En este Curso nos limitaremos al estudio de los osciladores de ondasenoidal, o, en realidad, “casi senoidal” o “quasi sinusoidal” como se los suele llamar, ya que según veremos, es indispensable la existencia de un porcentaje pequeño de distorsión para su correcto funcionamiento; y solamente en bajas frecuencias (Audiofrecuencias), ya que inmediatamente se verán las propiedades de los circuitos sintonizados, utilizados en los osciladores de Radiofrecuencia. Unaprimera idea sobre la forma que adquiere este oscilador, se puede tener del concepto de realimentación que hemos visto anteriormente. Según establecimos, la Amplificación con realimentación estaba dada por:

Ar 

o 1 .  o

Σ

Ao

β

donde Ao es la amplificación de la “caja” que se realimenta, y  es el coeficiente de realimentación. En el caso de que la realimentación sea de tiponegativa, tanto Ao como  son ambas positivas o ambas negativas, y el módulo de la ganancia es menor que el de Ao en circuito abierto. Pero si invertimos un signo, ya sea de Ao o de , la realimentación se hace positiva; si el módulo de .Ao es menor que la unidad, el módulo de la ganancia con realimentación (circuito cerrado) aumenta, tanto más en cuanto el denominador se va aproximando a 0; alllegar a ser nulo, se tendría Amplificación infinita, vale decir: estamos obteniendo una salida, sin necesidad de poner tensión de entrada, lo que coincide con la definición del oscilador. Se ve inmediatamente que para lograr este efecto hacen falta dos condiciones: a): Que la realimentación sea positiva. b): Que dicha realimentación positiva sea suficiente (Ganancia de lazo = 1). Estas conclusioneselementales, son apenas el comienzo. Nos podemos preguntar ¿qué ocurre si la ganancia del lazo es mayor que la unidad? ¿A que frecuencia oscila el oscilador? ¿qué forma de onda nos dará?¿Qué Amplitud tendrá la señal de salida? Para plantear el caso de manera tal que nos permita hacer un análisis más completo, vamos a tomar como ejemplo un Oscilador que se denomina “a puente de Wien”. El nombreproviene de la utilización de una parte (2 ramas) del puente del mismo nombre, que se emplea en Mediciones. El esquema de la parte que nos interesa es el siguiente:

Ejemplar de distribución gratuita

Compilado, anexado y redactado por el Ing. Oscar M. Santa Cruz - 2010

V1

R1

C1

V2

R2

C2

Supondremos la igualdad de los valores R1 = R2 = R y C1 = C2 = C ; la relación detransferencia de este circuito será V2 / V1 = Zparalelo / (Zserie + Zparalelo) ; dicha relación la expresaremos en la siguiente forma:

R 1 j  C R j C R  T 21  1 R j  C R (1  j  C R)1 j CR  j  C R R  j  C 1 j  C R
Asociando términos, y cambiando j en s, dicha expresión queda:

T21 

sC R s C R  s 3 C R 1
2 2 2

Para que una función de transferencia sea útil en laconstrucción de un oscilador, se requiere que la transferencia sea real (positiva o negativa). Dado que el numerador es imaginario (pensar en s como j ), el denominador también debe serlo, para que quede el cociente de dos imaginarios con resultado real. Por lo tanto, la suma de términos reales del denominador debe ser nula. Esto se produce cuando: (j  )2 . C2 . R2 + 1 = 0 ; 2.C2.R2 = 1 ; o = 1 /...