de puente Wien Colpitts Clapp Hartley Armstrong a cristal
Oscilador de puente Wien
Figura de un oscilador de puente Wien
Oscilador Colpitts El oscilador Colpitts se caracteriza por utilizar un circuito LC en el que aparecen dos condensadores y una bobina. La frecuencia de oscilación es:
El oscilador Colpitts se puede realizar con un amplificador inversor o con amplificador no inversor. En cualquier caso, la ganancia del lazo cerrado debe ser G=1. Veamos un Colpitts con amplificador inversor.
Figura de un oscilador Colpitts genérico con amplificador inversor. Utilizando un amplificador inversor, la realimentación viene dada por la relación de reactancias entre la entrada al amplificador y la salida:
El signo – indica un desfase de 180 o. Veamos un Colpitts con amplificador no inversor:
Figura de un oscilador Colpitts genérico con amplificador no inversor.
Utilizando un amplificador no inversor, la realimentación viene dada por la relación de reactancias entre la entrada al amplificador y la salida:
C 1C 2
1
XC 2 XC T
=
fC 2 2π 1
=
C T C 2
=
C 1
+ C
2
C 2
=
C 2 C 1
+ C
2
fC T 2π A continuación se muestra un oscilador Colpitts usando un amplificador no inversor (BJT base común). Intenta identificar cada elemento contrastando este circuito con el genérico.
Figura de un oscilador Colpitts.
La frecuencia de oscilación es:
Oscilador Clapp El oscilador Clapp es una versión mejorada del Colpitts. Se caracteriza por utilizar un circuito LC en el que aparecen dos condensadores en una rama y una bobina en serie con un condensador variable en otra. La frecuencia de oscilación es:
El oscilador Clapp, al igual que el Colpitts, se puede realizar con un amplificador inversor o con amplificador no inversor. Veamos un Clapp con amplificador inversor
Figura de un oscilador Clapp genérico con amplificador inversor. La realimentación es exactamente igual que el circuito oscilador Colpitts con amplificador inversor: 1 −
XC 2 XC 1
= −
fC 2 2π 1
fC 1 2π Clapp con amplificador no inversor
= −
C 1 C 2
Figura de un oscilador Clapp genérico con amplificador no inversor. La realimentación es exactamente igual que el circuito oscilador Colpitts con amplificador no inversor:
C 1C 2
1
XC 2 XC 1
+ XC
2
=
2π fC 2
1 1 + 2π f C C 1
1
2
=
C 1 + C 2 C 2
=
C 2 C 1
+ C
2
A continuación se muestra un oscilador Clapp usando un amplificador no inversor (BJT base común). De nuevo, intenta identificar cada elemento contrastando este circuito con el genérico.
Figura de un oscilador Clapp con amplificador a transistor. La frecuencia de oscilación de este circuito es:
Oscilador Hartley El oscilador Hartley se caracteriza por utilizar un circuito LC en el que aparecen dos bobinas y un condensador. La frecuencia de oscilación es:
Del mismo modo que con los osciladores Colpitts y Clapp, se pueden realizar usando un amplificador inversor o un amplificador no inversor. Hartley con amplificador inversor.
Figura de un oscilador Hartley genérico con amplificador inversor. Utilizando un amplificador inversor, la realimentación viene dada por la relación de reactancias entre la entrada al amplificador y la salida:
−
XL 2 XL1
= −
fL 2 2π fL1 2π
= −
L 2 L1
El signo – indica un desfase de 180 o. Hartley con amplificador no inversor.
Figura de un oscilador Hartley genérico con amplificador no inversor.
Utilizando un amplificador no inversor, la realimentación viene dada por la relación de reactancias entre la entrada al amplificador y la salida:
XL2 XLT
=
fL2 2π fLT 2π
=
L2 LT
=
L2 L1
+
L2
En la siguiente figura se muestra un oscilador Hartley usando un amplificador inversor (BJT emisor común). De nuevo, intenta identificar cada elemento contrastando este circuito con el genérico.
Figura de un oscilador Hartley.
La frecuencia de oscilación es:
Oscilador Armstrong
Figura de un oscilador Armstrong. La frecuencia de oscilación es la de resonancia del circuito tanque de entrada.
f 0
1 =
2π
L2 C 1
La ganancia del amplificador, A, es la correspondiente a un emisor común, en la que hay un desfase de 180º. La ganancia de la realimentación debe ser tal que produzca también un desfase de 180º. Su valor es el de la relación de transformación entre L1 y L2.
Oscilador a cristal Veamos cómo es el circuito equivalente de un cristal
Figura del circuito equivalente de un cristal. La frecuencia natural de oscilación del cristal, despreciando R y C´, es:
f S
1 =
2π
LC
Esta es la frecuencia de resonancia en serie, fs de la siguiente figura. Y es la frecuencia de oscilación de un circuito oscilador a cristal en serie.
Figura de la impedancia de un cristal en función de la frecuencia. Vamos a ver cómo es un circuito oscilador a cristal en serie.
Figura de un oscilador genérico a cristal en serie.
Si se pretende realizar un oscilador a cristal en paralelo, deberá utilizarse la frecuencia fp, que es la frecuencia de oscilación en paralelo. En este caso el cristal presenta una impedancia inductiva y la frecuencia de resonancia dependerá de los componentes externos al cristal, que serán condensadores, y de esta impedancia inductiva del cristal. La frecuencia de oscilación de un circuito oscilador a cristal en paralelo varía alrededor de un 3% por encima de la frecuencia natural de oscilación del cristal.
Figura de un oscilador genérico a cristal en serie. Observa que los condensadores C 1 y C2 forman con el cristal un circuito en π. Como el cristal se comporta como una inductancia, podremos sustituirlo por una bobina tal y como a continuación se muestra.
Figura de un oscilador genérico a cristal en paralelo y su equivalente. Compara este oscilador con los expuestos hasta este momento. ¿A cual se parece? A un oscilador Colpitts con amplificador inversor, ¿verdad? El cálculo de frecuencia de oscilación es el mismo, y el cálculo de ganancia de realimentación es casi el mismo. Aunque si desechamos R 2 serán idénticos.
