Circuito dell'oscillatore
Un circuito oscillatore è un insieme completo di tutte le parti del circuito che aiuta a produrre le oscillazioni. Queste oscillazioni dovrebbero sostenere e dovrebbero essere smorzate come appena discusso prima. Cerchiamo di analizzare un pratico circuito Oscillatore per avere una migliore comprensione di come funziona un circuito Oscillatore.
Pratico circuito dell'oscillatore
Un pratico circuito oscillatore è costituito da un circuito serbatoio, un amplificatore a transistor e un circuito di feedback. Il seguente schema elettrico mostra la disposizione di un pratico oscillatore.
Parliamo ora delle parti di questo pratico circuito dell'oscillatore.
Tank Circuit - Il circuito del serbatoio è costituito da un'induttanza L collegata in parallelo al condensatore C. I valori di questi due componenti determinano la frequenza del circuito dell'oscillatore e quindi questo è chiamato comeFrequency determining circuit.
Transistor Amplifier- L'uscita del circuito del serbatoio è collegata al circuito dell'amplificatore in modo che le oscillazioni prodotte dal circuito del serbatoio siano qui amplificate. Quindi l'uscita di queste oscillazioni viene aumentata dall'amplificatore.
Feedback Circuit- La funzione del circuito di feedback è quella di trasferire una parte dell'energia in uscita al circuito LC nella fase corretta. Questo feedback è positivo negli oscillatori mentre negativo negli amplificatori.
Stabilità in frequenza di un oscillatore
La stabilità di frequenza di un oscillatore è una misura della sua capacità di mantenere una frequenza costante, per un lungo intervallo di tempo. Quando viene utilizzata per un periodo di tempo più lungo, la frequenza dell'oscillatore può subire una deriva dal valore precedentemente impostato aumentando o diminuendo.
La variazione della frequenza dell'oscillatore può verificarsi a causa dei seguenti fattori:
Il punto di funzionamento del dispositivo attivo come BJT o FET utilizzato dovrebbe trovarsi nella regione lineare dell'amplificatore. La sua deviazione influenzerà la frequenza dell'oscillatore.
La dipendenza dalla temperatura delle prestazioni dei componenti del circuito influisce sulla frequenza dell'oscillatore.
I cambiamenti nella tensione di alimentazione cc applicata al dispositivo attivo, spostano la frequenza dell'oscillatore. Ciò può essere evitato se viene utilizzato un alimentatore stabilizzato.
Un cambiamento nel carico di uscita può causare un cambiamento nel fattore Q del circuito del serbatoio, provocando così un cambiamento nella frequenza di uscita dell'oscillatore.
La presenza di capacità tra elementi e capacità parassite influisce sulla frequenza di uscita dell'oscillatore e quindi sulla stabilità della frequenza.
Il criterio di Barkhausen
Con le conoscenze che abbiamo fino ad ora, abbiamo capito che un circuito oscillatore pratico è costituito da un circuito serbatoio, un circuito amplificatore a transistor e un circuito di feedback. quindi, proviamo ora a rispolverare il concetto di amplificatori di feedback, per derivare il guadagno degli amplificatori di feedback.
Principio dell'amplificatore di feedback
Un amplificatore di feedback è generalmente composto da due parti. Loro sono ilamplifier e il feedback circuit. Il circuito di feedback è solitamente costituito da resistori. Il concetto di amplificatore di feedback può essere compreso dalla figura seguente.
Dalla figura sopra, il guadagno dell'amplificatore è rappresentato come A. Il guadagno dell'amplificatore è il rapporto tra la tensione di uscita Vo e la tensione di ingresso V i . La rete di feedback estrae una tensione V f = β V o dall'uscita V o dell'amplificatore.
Questa tensione viene aggiunta per il feedback positivo e sottratta per il feedback negativo, dalla tensione del segnale V s .
Quindi, per un feedback positivo,
V io = V s + V f = V s + β V o
La quantità β = V f / V o è chiamata rapporto di retroazione o frazione di retroazione.
L'uscita V o deve essere uguale alla tensione di ingresso (V s + βV o ) moltiplicata per il guadagno A dell'amplificatore.
Quindi,
$$ (V_s + \ beta V_o) A = V_o $$
O
$$ AV_s + A \ beta V_o = V_o $$
O
$$ AV_s = V_o (1 - A \ beta) $$
Perciò
$$ \ frac {V_o} {V_s} = \ frac {A} {1 - A \ beta} $$
Sia A f il guadagno complessivo (guadagno con il feedback) dell'amplificatore. Questo è definito come il rapporto tra la tensione di uscita V o e la tensione di segnale applicata V s , cioè,
$$ A_f = \ frac {Output \: Voltage} {Input \: Signal \: Voltage} = \ frac {V_o} {V_s} $$
Dalle due equazioni precedenti, possiamo capire che l'equazione del guadagno dell'amplificatore di feedback con feedback positivo è data da
$$ A_f = \ frac {A} {1 - A \ beta} $$
Dove Aβ è il feedback factor o il loop gain.
Se Aβ = 1, A f = ∞. Così il guadagno diventa infinito, cioè c'è un'uscita senza alcun ingresso. In altre parole, l'amplificatore funziona come un oscillatore.
La condizione Aβ = 1 è chiamata come Barkhausen Criterion of oscillations. Questo è un fattore molto importante da tenere sempre presente, nel concetto di Oscillatori.