Osciladores converter uma entrada DC (tensão de alimentação) em uma saída de CA (forma de onda), que podem ter uma ampla gama de diferentes formas de onda e freqüências que pode ser complicado por natureza ou simples ondas senoidais, dependendo da aplicação.osciladores
também são utilizados em muitos equipamentos de ensaio que produzem ondas sinusoidais, formas de onda quadradas, de dentes de serra ou triangulares ou apenas um comboio de impulsos de largura variável ou constante. Osciladores LC são comumente usados em circuitos de radiofrequência por causa de suas características de ruído de boa fase e sua facilidade de implementação.
um oscilador é basicamente um amplificador com “Feedback positivo”, ou feedback regenerativo (em fase) e um dos muitos problemas no design de circuitos eletrônicos é parar Amplificadores de oscilar ao tentar que os osciladores oscilem.osciladores
funcionam porque eles superam as perdas de seu circuito ressonador de feedback, quer na forma de um condensador, indutor ou ambos no mesmo circuito, aplicando a energia de corrente contínua na frequência requerida para este circuito ressonador. Em outras palavras, um oscilador é um amplificador que usa feedback positivo que gera uma frequência de saída sem o uso de um sinal de entrada.assim, os osciladores são circuitos auto-sustentados gerando uma forma de onda de saída periódica a uma frequência precisa e para qualquer circuito eletrônico operar como oscilador, ele deve ter as seguintes três características.
- Alguma forma de Amplificação
- Feedback Positivo (regeneração)
- Uma Frequência determinar o feedback de rede
Um oscilador tem um pequeno sinal de realimentação do amplificador com um ganho da malha igual ou muito ligeiramente maior do que um para oscilações para começar, mas para continuar oscilações a média de ganho da malha deve retornar à unidade. Além destes componentes reativos, é necessário um dispositivo de amplificação, como um amplificador operacional ou Transistor Bipolar.
Ao contrário de um amplificador, não há nenhuma entrada de CA externa necessária para fazer com que o oscilador funcione como a energia de alimentação de corrente contínua é convertida pelo oscilador em energia de CA na frequência requerida.
Basic Oscilador Circuito de Realimentação
Onde: β é um feedback fração.
o Oscilador de Ganho Sem Realimentação
o Oscilador de Ganho Com Feedback
os Osciladores são circuitos que geram uma tensão contínua de saída de forma de onda com uma frequência exigida com os valores dos indutores, capacitores ou resistências formando uma seleção de frequência LC ressonante tanque circuito de realimentação e de rede. Esta rede de feedback é uma rede de atenuação que tem um ganho inferior a um ( β <1 ) e inicia oscilações quando Aß >1 que retorna à unidade ( Aß =1 ) uma vez que as oscilações começam.
a frequência dos osciladores LC é controlada utilizando um circuito indutivo/capacitivo sintonizado ou ressonante (LC), com a frequência de saída resultante sendo conhecida como a frequência de oscilação. Ao fazer com que os osciladores feedback de uma rede reativa o ângulo de fase do feedback vai variar em função da frequência e isso é chamado de mudança de fase.existem basicamente tipos de osciladores
- 1. Osciladores sinusoidais-estes são conhecidos como osciladores harmônicos e são geralmente um oscilador do tipo “LC Tuned-feedback” ou “RC tuned-feedback” que gera uma forma de onda puramente sinusoidal que é de amplitude e frequência constantes.2. Osciladores não-sinusoidais-estes são conhecidos como osciladores de relaxamento e geram formas complexas de onda não-sinusoidal que muda muito rapidamente de uma condição de estabilidade para outra, tais como “onda quadrada”, “onda Triangular” ou “onda Sawtoothed-wave”.
Oscilador de Ressonância
Quando uma tensão constante, mas de frequência variável é aplicada a um circuito formado por um indutor, capacitor e o resistor a reatância de tanto o Capacitor/Resistor e Indutor/Resistor de circuitos é alterar a amplitude e a fase do sinal de saída, pois comparado com o sinal de entrada, devido à reatância dos componentes utilizados.
em altas frequências a reactância de um capacitor é muito baixa atuando como um curto-circuito enquanto a reactância do indutor é alta atuando como um circuito aberto. Em baixas frequências o reverso é verdadeiro, a reactância do capacitor atua como um circuito aberto e a reactância do indutor atua como um curto-circuito.
Entre estes dois extremos é a combinação do indutor e do capacitor produz um “Tuned” ou “Ressonância” circuito que tem uma Freqüência Ressonante, ( ƒr ), em que o capacitiva e indutiva reatância do são iguais e cancelar de cada um, deixando apenas a resistência do circuito para se opor ao fluxo de corrente. Isto significa que não há mudança de fase, uma vez que a corrente está em fase com a voltagem. Considere o circuito abaixo.o circuito é constituído por uma bobina indutiva, L e um condensador, C. O condensador armazena energia sob a forma de um campo electrostático e que produz um potencial (tensão estática) através de suas placas, enquanto a bobina indutiva armazena sua energia na forma de um campo eletromagnético. O condensador é carregado até à tensão de alimentação de corrente contínua, V colocando o interruptor na posição A. Quando o capacitor está totalmente carregado, o interruptor muda para a posição B.
O capacitor carregado está agora ligado em paralelo através da bobina indutiva para que o capacitor começa a descarregar-se através da bobina. A tensão através de C começa a cair à medida que a corrente através da bobina começa a subir.
Esta corrente ascendente estabelece um campo electromagnético em torno da bobina que resiste a este fluxo de corrente. Quando o capacitor, C é completamente descarregada a energia que foi originalmente armazenada no capacitor, C como um campo eletrostático é agora armazenado na bobina indutiva, L como um campo eletromagnético em torno dos enrolamentos das bobinas.como não há tensão externa no circuito para manter a corrente dentro da bobina, ela começa a cair quando o campo eletromagnético começa a colapsar. Um emf de costas é induzido na bobina (e = -Ldi/dt) mantendo a corrente fluindo na direção original.
esta corrente carrega o capacitor, C com a polaridade oposta à sua carga original. C continua a carregar até que a corrente se reduz a zero e o campo eletromagnético da bobina colapsou completamente.
A energia originalmente introduzida no circuito através do interruptor, foi devolvida ao capacitor que novamente tem um potencial de tensão eletrostática através dele, embora agora seja da polaridade oposta. O capacitor agora começa a descarregar novamente através da bobina e todo o processo é repetido. A polaridade da tensão muda à medida que a energia é passada para trás e para a frente entre o capacitor e indutor produzindo uma tensão sinusoidal tipo AC e onda de corrente.
Este processo então forma a base de um circuito tanque de osciladores LC e teoricamente este ciclo vai continuar indefinidamente. No entanto, as coisas não são perfeitas e cada vez que a energia é transferida do capacitor, C para indutor, L e de volta de L para C ocorrem algumas perdas de energia que decaem as oscilações para zero ao longo do tempo.esta ação oscilatória de passar energia entre o capacitor, C para o indutor, l continuaria indefinidamente se não fosse por perdas de energia dentro do circuito. A energia elétrica é perdida na DC ou real resistência dos indutores de bobina, no dielétrico do capacitor, e na radiação do circuito de modo a oscilação diminui continuamente até que eles morrem completamente e o processo pára.
em seguida, em um circuito LC prático, a amplitude da tensão oscilatória diminui a cada meio ciclo de oscilação e acabará por morrer para zero. As oscilações são então ditas como “dampadas” com a quantidade de amortecimento sendo determinada pela qualidade ou fator Q do circuito.
Amortecedores de Oscilações
A frequência do oscilatório de tensão depende do valor da indutância e capacitância na LC tanque de circuito. Agora sabemos que para que a ressonância ocorre no tanque de circuito, deve haver um ponto de frequência foram o valor de XC, a reatância capacitiva é o mesmo que o valor de XL, a reatância indutiva ( XL = XC ) e que, portanto, cancelar-se mutuamente, deixando apenas a resistência DC do circuito para se opor ao fluxo de corrente.se agora colocarmos a curva para a reactância indutiva do indutor no topo da curva para a reactância capacitiva do capacitor de modo que ambas as curvas estejam nos mesmos eixos de frequência, o ponto de intersecção nos dará o ponto de frequência de ressonância, ( ƒr ou wr ) como mostrado abaixo.
a Freqüência de Ressonância
Onde: ƒr é, em Hertz, L é em Henries e C em Farads.
:
em Seguida, simplificando a equação acima obtemos a equação final para a Freqüência de Ressonância, ƒr em uma sintonizado LC circuito como:
na Freqüência de Ressonância de um Oscilador LC
- Onde:
- L é a Indutância em Henries
- C é a Capacitância em Farads
- ƒr é a Saída de Freqüência em Hertz
Esta equação mostra que, se um L ou C são reduzidas, a frequência aumenta. Esta frequência de saída é comumente dada a abreviação de (ƒr) para identificá-la como a “frequência ressonante”.
para manter as oscilações em um circuito de tanque LC, temos que substituir toda a energia perdida em cada oscilação e também manter a amplitude dessas oscilações em um nível constante. A quantidade de energia substituída deve, portanto, ser igual à energia perdida durante cada ciclo.
Se a energia substituída for muito grande, a amplitude aumentará até que ocorra o corte dos trilhos de alimentação. Alternativamente, se a quantidade de energia substituída for muito pequena a amplitude eventualmente diminuiria para zero ao longo do tempo e as oscilações parariam.
A forma mais simples de substituir esta energia perdida é tomar parte da saída do circuito do tanque LC, amplificá-lo e, em seguida, alimentá-lo de volta para o circuito LC novamente. Este processo pode ser alcançado usando um amplificador de tensão usando um op-amp, FET ou transistor bipolar como seu dispositivo ativo. No entanto, se o ganho de loop do amplificador de feedback é muito pequeno, a oscilação desejada decai para zero e se é muito grande, a forma de onda torna-se distorcida.
para produzir uma oscilação constante, o nível de energia fornecida de volta à rede LC deve ser controlado com precisão. Então deve haver alguma forma de amplitude automática ou controle de ganho quando a amplitude tenta variar de uma tensão de referência para cima ou para baixo.
para manter uma oscilação estável, o ganho global do circuito deve ser igual a uma ou unidade. Menos e as oscilações não começarão ou morrerão para zero, mais as oscilações ocorrerão, mas a amplitude será cortada pelos trilhos de alimentação causando distorção. Considere o circuito abaixo.
Básica do Transistor Circuito Oscilador LC
Um Transistor Bipolar é usado como osciladores LC amplificador com os sintonizado LC tanque de circuito atua como coletor de carga. Outra bobina L2 é conectada entre a base e o emissor do transistor cujo campo eletromagnético é” mutuamente ” acoplado com o da bobina L.
“a indutância Mútua” existe entre os dois circuitos e a mudança do fluxo de corrente em uma bobina circuito induz, por indução eletromagnética, um potencial de tensão no outro (transformador de efeito), de modo que as oscilações ocorrem no circuito sintonizado, a energia eletromagnética que é transferido da bobina L a bobina L2 e uma tensão de mesma frequência que no sintonizada circuito é aplicado entre a base e emissor do transistor. Desta forma, a tensão de realimentação automática necessária é aplicada ao transistor amplificador.
a quantidade de feedback pode ser aumentada ou diminuída alterando o acoplamento entre as duas bobinas L e L2. Quando o circuito está oscilando sua impedância é resistiva e o coletor e a voltagem de base estão 180o fora de fase. A fim de manter as oscilações (chamada estabilidade de frequência), a tensão aplicada ao circuito sintonizado deve ser “em fase” com as oscilações ocorrendo no circuito sintonizado.
portanto, devemos introduzir uma mudança de fase adicional 180o no caminho de feedback entre o coletor e a base. Isto é conseguido enrolando a bobina de L2 na direção correta em relação à bobina L dando-nos as relações de amplitude e fase corretas para o circuito dos osciladores ou conectando uma rede de deslocamento de fase entre a saída e entrada do amplificador.
O oscilador LC é portanto um oscilador Sinusoidal ou um oscilador harmônico como é mais comumente chamado. Osciladores de LC podem gerar ondas seno de alta frequência para uso em aplicações de tipo radiofrequência (RF) com o amplificador transistor sendo de um Transistor Bipolar ou FET.osciladores harmônicos vêm em muitas formas diferentes porque há muitas maneiras diferentes de construir uma rede de filtros LC e amplificador com o mais comum sendo o oscilador LC Hartley, oscilador LC Colpitts, oscilador Armstrong e oscilador Clapp para nomear alguns.
oscilador de LC exemplo No1
uma indutância de 200mH e um capacitor de 10pF são conectados em paralelo para criar um circuito de oscilador de LC. Calcular a frequência de oscilação.
em Seguida, podemos ver no exemplo acima que, diminuindo o valor da capacitância, C ou a indutância, L terá o efeito de aumentar a frequência de oscilação da LC tanque de circuito.
osciladores LC resumo
as condições básicas exigidas para um circuito de ressonação do reservatório de oscilador LC são dadas da seguinte forma.
- Para oscilações para existir um circuito oscilador deve conter um componente reativo (dependente de frequência) quer um “indutor”, (L) ou um “Capacitor”, (C), bem como uma fonte de energia DC.
- em um condensador indutor simples, circuito LC, as oscilações tornam-se amortecidas ao longo do tempo devido a perdas de componentes e circuitos.a amplificação da tensão é necessária para superar estas perdas de circuito e proporcionar um ganho positivo.o ganho global do amplificador deve ser maior que um, unidade.oscilações
- podem ser mantidas alimentando parte da tensão de saída para o circuito sintonizado que é da amplitude correta e em fase, (0o).as oscilações só podem ocorrer quando o feedback é “positivo” (auto-regeneração).
- a mudança de fase global do circuito deve ser zero ou 360 o de modo que o sinal de saída da rede de feedback será “em fase” com o sinal de entrada.
no próximo tutorial sobre osciladores, examinaremos a operação de um dos circuitos osciladores de LC mais comuns que usa duas bobinas de indutância para formar uma indutância central sob escuta dentro de seu circuito tanque ressonante. Este tipo de circuito oscilador LC é conhecido comumente como um oscilador Hartley.
