Circuito Oscilador
Um circuito oscilador é um conjunto completo de todas as partes do circuito que ajuda a produzir as oscilações. Essas oscilações devem se sustentar e não devem ser amortecidas conforme discutido anteriormente. Vamos tentar analisar um circuito Oscillator prático para ter um melhor entendimento de como funciona um circuito Oscillator.
Circuito Oscilador Prático
Um circuito Oscilador Prático consiste em um circuito tanque, um amplificador de transistor e um circuito de feedback. O diagrama de circuito a seguir mostra a disposição de um oscilador prático.
Vamos agora discutir as partes deste circuito oscilador prático.
Tank Circuit - O circuito do tanque consiste em uma indutância L conectada em paralelo com o capacitor C. Os valores desses dois componentes determinam a frequência do circuito do oscilador e, portanto, isso é chamado deFrequency determining circuit.
Transistor Amplifier- A saída do circuito tanque é conectada ao circuito amplificador para que as oscilações produzidas pelo circuito tanque sejam amplificadas aqui. Portanto, a saída dessas oscilações é aumentada pelo amplificador.
Feedback Circuit- A função do circuito de feedback é transferir uma parte da energia de saída para o circuito LC na fase adequada. Este feedback é positivo em osciladores e negativo em amplificadores.
Estabilidade de frequência de um oscilador
A estabilidade de frequência de um oscilador é uma medida de sua capacidade de manter uma frequência constante por um longo intervalo de tempo. Quando operado por um longo período de tempo, a frequência do oscilador pode ter um desvio do valor previamente definido, aumentando ou diminuindo.
A mudança na frequência do oscilador pode surgir devido aos seguintes fatores -
O ponto de operação do dispositivo ativo, como BJT ou FET usado, deve estar na região linear do amplificador. Seu desvio afetará a frequência do oscilador.
A dependência da temperatura do desempenho dos componentes do circuito afeta a frequência do oscilador.
As mudanças na tensão de alimentação CC aplicadas ao dispositivo ativo, mudam a frequência do oscilador. Isso pode ser evitado se uma fonte de alimentação regulada for usada.
Uma mudança na carga de saída pode causar uma mudança no fator Q do circuito tanque, causando assim uma mudança na frequência de saída do oscilador.
A presença de capacitâncias entre elementos e capacitâncias parasitas afetam a frequência de saída do oscilador e, portanto, a estabilidade da frequência.
O Critério de Barkhausen
Com o conhecimento que temos até agora, entendemos que um circuito oscilador prático consiste em um circuito tanque, um circuito amplificador de transistor e um circuito de feedback. então, vamos agora tentar aprimorar o conceito de amplificadores de feedback, para derivar o ganho dos amplificadores de feedback.
Princípio do amplificador de feedback
Um amplificador de feedback geralmente consiste em duas partes. Eles são oamplifier e a feedback circuit. O circuito de feedback geralmente consiste em resistores. O conceito de amplificador de feedback pode ser entendido a partir da figura a seguir.
Na figura acima, o ganho do amplificador é representado como A. O ganho do amplificador é a razão entre a tensão de saída Vo e a tensão de entrada V i . A rede de feedback extrai uma tensão V f = β V o da saída V o do amplificador.
Esta tensão é adicionada para feedback positivo e subtraída para feedback negativo, da tensão do sinal V s .
Então, para um feedback positivo,
V i = V s + V f = V s + β V o
A quantidade β = V f / V o é chamada de razão de feedback ou fração de feedback.
A saída V o deve ser igual à tensão de entrada (V s + βV o ) multiplicada pelo ganho A do amplificador.
Conseqüentemente,
$$ (V_s + \ beta V_o) A = V_o $$
Ou
$$ AV_s + A \ beta V_o = V_o $$
Ou
$$ AV_s = V_o (1 - A \ beta) $$
Portanto
$$ \ frac {V_o} {V_s} = \ frac {A} {1 - A \ beta} $$
Seja A f o ganho geral (ganho com o feedback) do amplificador. Isso é definido como a razão da tensão de saída V o para a tensão de sinal aplicada V s , ou seja,
$$ A_f = \ frac {Output \: Voltage} {Input \: Signal \: Voltage} = \ frac {V_o} {V_s} $$
A partir das duas equações acima, podemos entender que, a equação de ganho do amplificador de feedback com feedback positivo é dada por
$$ A_f = \ frac {A} {1 - A \ beta} $$
Onde Aβ é o feedback factor ou o loop gain.
Se Aβ = 1, A f = ∞. Assim, o ganho torna-se infinito, ou seja, há saída sem nenhuma entrada. Em outras palavras, o amplificador funciona como um oscilador.
A condição Aβ = 1 é chamada de Barkhausen Criterion of oscillations. Este é um fator muito importante a ser sempre considerado, no conceito de Osciladores.