Osciladores

Osciladores
Definiciones e Introducción
Un oscilador es un circuito capaz de entregar una señal armónica simple de amplitud y frecuencia determinadas. Existen varios tipos de osciladores, la clasificación es arbitraria pero suele hablarse en principio de osciladores de 2 terminales y osciladores de 4 terminales, esto se refiere a la cantidad de terminales que tiene un circuito LC o RC paraconectarse con el dispositivo activo. Los osciladores de 2 terminales usan el concepto de resistencia negativa propia de algunos dispositivos (DIODO TUNEL POR EJEMPLO). Los osciladores de 4 terminales se basan en conseguir realimentación positiva para alguna frecuencia de modo que el circuito quede oscilando a dicha frecuencia. La utilización de un tipo u otro de oscilador depende de la gama defrecuencias y de las potencias de señal requeridas, así los de 2 terminales son para muy alta frecuencia y entregan potencias reducidas, en tanto que los de 4 terminales son para frecuencias dentro de un amplio rango según sean LC o R-C, y las potencias son bastante mayores, la tabla que se observará a continuación pretende sintetizar lo comentado y además marcar algunos representantes dentro de cadatipo.
⎧2 TERMINALES ⎪ ⎧ ⎧ESCALERA ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ AUDIO RC ⎨PUENTE DE WIEN ⎪ ⎪ ⎪T. PUENTEADO ⎪ POTENCIA DE SEÑAL⎨ ⎩ ⎪ 4 TERMINALES ⎨ ⎪ ⎧COLPITTS ⎪ ⎪ ⎪ RF (LC) ⎪HAPTLEY ⎪ ⎨ ⎪ ⎪ ⎪CLAPP → PIERCE si el X TAL ⎪ ⎪ ⎩ ⎩ ⎩

Los osciladores por realimentación arrancan la oscilación gracias al ruido que existe en los resistores y semiconductores, así alguna componente encuentra máxima transferencia y el circuitoque da oscilando en la frecuencia en cuestión. Se van a tratar los osciladores por resistencia negativa y los osciladores por realimentación aclarando que el análisis de estos últimos puede encararse desde varios puntos de vista. Un esquema de un oscilador de 4 terminales con realimentación podría ser el siguiente: Para que el sistema anterior se autoalimente

A∠θ

V1

A∠θ

V2

β∠ϕ
V2 =A∠ϑ V1 V3 = β ∠ϕ V2 = A∠ϑ β∠ϕ V2

V3 es decir, V1 = V3

β∠ϕ

Para que V3 = V1 se deberá cumplir que:
A∠ϑ β ∠ϕ = 1 Conocida como condición de BARKHAUSEN.

Vale decir que el módulo de A∠ϑ β∠ϕ , Aβ deberá ser 1 y que la suma de las fases deberá ser 0 o de 2π ( si se quiere). Lo que se suele buscar es que A sea quien gane potencia y que la red β sea la que fije las condiciones para que elcircuito oscile, es decir que se supone que A tiene una respuesta de fase plana hasta por encima de la frecuencia de oscilación que β es quien modifica su fase según puede verse en la siguiente figura:

1

θ π f1 ϕ1 f ( red b1) f2 fo f

-π

ϕ2 f (red b2)

-π

Un oscilador armado con el amplificador A, con la fase indicada trabajando con las redes β1 y β2 y asumiendo que en todos loscasos se cumpla la condición de módulos oscilaría a la frecuencia fo indicada, cabe entonces la pregunta: ¿Qué tipo de variación de fase de β conviene, una suave (caso de β1 ) o una abrupta (caso β2 )?. La respuesta es que conviene una abrupta, pues considérese que en fase del amplificador se corre resultando la punteada, con la red β, se cumple la condición a una frecuencia f1 , en tanto que con lared β2 se cumple a f2 . Una respuesta de fase abrupta en β trae consigo una mayor estabilidad del oscilador. En un oscilador se definen 2 estabilidades una a corto plazo y otra a largo plazo, una curva abrupta ayuda a la estabilidad en frecuencia de un oscilador, que es un parámetro muy importante. La estabilidad a corto plazo mide que tanto se aparta instante a instante la frecuencia deoscilación de una frecuencia media o central. La estabilidad de largo plazo en cambio mide que tanto se corre la frecuencia central con el tiempo, puede darse que un sistema se desplace siempre en un sentido. También puede importar en algunos casos la estabilidad de encendido que indica que tanto demora el oscilador luego de encendido en alcanzar su frecuencia con una estabilidad a corto plazo dada....