Osciladores sinusoidais - conceitos básicos
Um amplificador com feedback positivo faz com que sua saída esteja em fase com a entrada e aumenta a força do sinal. O feedback positivo também é chamado dedegenerative feedback ou direct feedback. Esse tipo de feedback cria um amplificador de feedback, um oscilador.
O uso de feedback positivo resulta em um amplificador de feedback com ganho de malha fechada maior do que o ganho de malha aberta. Isso resulta eminstabilitye opera como um circuito oscilatório. Um circuito oscilatório fornece um sinal de saída amplificado em constante variação de qualquer frequência desejada.
O Circuito Oscilatório
Um circuito oscilatório produz oscilações elétricas de uma frequência desejada. Eles também são conhecidos comotank circuits.
Um circuito tanque simples é composto por um indutor L e um capacitor C, os quais juntos determinam a frequência oscilatória do circuito.
Para entender o conceito de circuito oscilatório, consideremos o seguinte circuito. O capacitor neste circuito já está carregado com uma fonte CC. Nesta situação, a placa superior do capacitor tem excesso de elétrons enquanto a placa inferior tem déficit de elétrons. O capacitor mantém alguma energia eletrostática e há uma tensão no capacitor.
Quando a mudança Sé fechado, o capacitor descarrega e a corrente flui através do indutor. Devido ao efeito indutivo, a corrente aumenta lentamente em direção a um valor máximo. Uma vez que o capacitor descarrega completamente, o campo magnético ao redor da bobina é máximo.
Agora, vamos passar para a próxima etapa. Uma vez que o capacitor é completamente descarregado, o campo magnético começa a entrar em colapso e produz um contra EMF de acordo com a lei de Lenz. O capacitor agora está carregado com carga positiva na placa superior e carga negativa na placa inferior.
Uma vez que o capacitor está totalmente carregado, ele começa a descarregar para formar um campo magnético ao redor da bobina, conforme mostrado no diagrama de circuito a seguir.
Esta continuação de carga e descarga resulta em movimento alternado de elétrons ou um oscillatory current. O intercâmbio de energia entre L e C produz continuamenteoscillations.
Em um circuito ideal, onde não há perdas, as oscilações continuariam indefinidamente. Em um circuito tanque prático, ocorrem perdas comoresistive e radiation losses na bobina e dielectric lossesno capacitor. Essas perdas resultam em oscilações amortecidas.
Frequência de oscilações
A frequência das oscilações produzidas pelo circuito tanque são determinadas pelos componentes do circuito tanque, the L e the C. A frequência real das oscilações é aresonant frequency (ou frequência natural) do circuito tanque que é dado por
$$ f_r = \ frac {1} {2 \ pi \ sqrt {LC}} $$
Capacitância do capacitor
A frequência de oscilação f o é inversamente proporcional à raiz quadrada da capacitância de um capacitor. Portanto, se o valor do capacitor usado for grande, os períodos de carga e descarga serão grandes. Portanto, a frequência será menor.
Matematicamente, a frequência,
$$ f_o \ propto 1 \ sqrt {C} $$
Auto-indutância da bobina
A frequência da oscilação f o é proporcional à raiz quadrada da auto-indutância da bobina. Se o valor da indutância for grande, a oposição à mudança do fluxo de corrente é maior e, portanto, o tempo necessário para completar cada ciclo será maior, o que significa que o período de tempo será maior e a frequência será menor.
Matematicamente, a frequência,
$$ f_o \ propto 1 \ sqrt {L} $$
Combinando as duas equações acima,
$$ f_o \ propto \ frac {1} {\ sqrt {LC}} $$
$$ f_o = \ frac {1} {2 \ pi \ sqrt {LC}} $$
A equação acima, embora indique a frequência de saída, corresponde ao natural frequency ou resonance frequency do circuito do tanque.