Osciladores

LOS OSCILADORES
Los osciladores son dispositivos capaces de repetir dos acciones opuestas en un período regular. Ejemplo: movimiento de un péndulo.
Un ejemplo de oscilador en el área de la electrónica, es la variación del voltaje o corriente en un punto específico de un circuito. Por ejemplo, un circuito LC (inductor – capacitor) es capaz de producir esta oscilación a su frecuencia natural deresonancia.
Aplicaciones de los osciladores:
- Circuitos digitales (reloj)
- Transmisión y recepción de radio
Hay un tipo de oscilador llamado oscilador realimentado y para que éste oscile debe haber en el circuito una realimentación positiva.
Las características de los osciladores realimentados
1 - Amplificación
2 - Lazo de realimentación positiva
3 - Circuito para controlar la frecuenciaUn oscilador realimentado es un circuito que usa un amplificador para suministrar la energía necesaria al oscilador y un circuito de realimentación para mantener la oscilación.
Es en este circuito de realimentación donde se pierde la energía que tiene que suministrar el amplificador para el continuo funcionamiento del oscilador.
¿Cómo empieza la oscilación?
El voltaje de arranque es generadopor los mismos componentes del oscilador. Los resistores generan una tensión de ruido que tiene frecuencias senoidales mayores a los 10.000.000.000.000 hertz.
Cuando el circuito arranca todas las frecuencias generadas son amplificadas y aparecen a la salida excitando el circuito resonante que responde sólo una de ellas, la cual es realimentada a la entrada del circuito con la fase adecuada paraque se inicie la operación.
Tipos de osciladores electrónicos
- Oscilador por corrimiento de fase
- Oscilador Armstrong (no muy utilizado debido a su inestabilidad)
- Oscilador Hartley
- Oscilador Colpits
Los osciladores y la realimentación positiva
- Vi = Tensión de entrada
- Vo = Tensión de salida
- B = Ganancia del circuito de realimentación
- Ao = Ganancia del amplificador con lazoabierto Ao = Vo/Vi (no se toma en cuenta la realimentación). Ver el gráfico
- Vf = Tensión de realimentación
- Ac = Ganancia en lazo cerrado
- BAo = Este producto (B x Ao) se llama ganancia de lazo
Para realimentación positiva, la ganancia de lazo cerrado es: Ac = Ao / [1-BAo]
Si el producto B x Ao se aproxima a "1", el denominador de la fórmula anterior tiende a "0" y como consecuencia laganancia de lazo cerrado Ac, tiende al infinito. Estas ganancias tan altas producen oscilaciones.
Los osciladores por corrimiento de fase utilizan generalmente en la red de realimentación (B) compuesta de componentes pasivos (resistencia y condensadores). Ver los gráficos.
En la etapa amplificadora (A), hay un amplificador inversor con amplificador operacional A2, con lo que la señal a su entrada esdesplazada 180º.
Entondes se puede utilizar una red (B) de tres etapas RC (R1C1, R2C2, R3C3. cada red RC desplaza 60º) para obtener los restantes 180º y así sumar los 360º necesarios.
En el gráfico se ve un amplificador A1, que se utiliza para evitar que la red de desplazamiento de fase cargue la entrada del amplificador inversor A2.

Esto es así, debido a que el amplificador A1 tiene unaalta impedancia de entrada. La salida de A1 tiene la misma fase que su entrada (no desfasa). La frecuencia de oscilación está dada por la siguiente fórmula:

El amplificador A2 da la ganancia necesaria para mentener la oscilación y puede ser calculada con la fórmula: Ganacia = - R5 / R4, donde el signo menos significa inversión de fase.
Con R2 = 36K y R1=1K, la ganancia es 36.
Si la atenuacióncausada por la red RC, es menor a la esperada, la ganancia de lazo es mayor que 1 (la ganancia en lazo abierto desable es 1). La señal de salida entonces crece hasta que el amplificador amplifica con distorsión.
Como la entrada no inversora del amplificador A2 está a tierra y la entrada inversora del mismo amplificador es una tierra virtual, la entrada inversora se mantiene cerca de los 0...