Oscilador de desprazamento de fase RC

Oscilador de desprazamento de fase RC

Un oscilador de desprazamento de fase RC defínese como un circuito electrónico que emprega redes resistor-capacitor (RC) para producir unha sinal de salida oscilante constante.

Os osciladores de desprazamento de fase RC usan redes resistor-capacitor (RC) (Figura 1) para proporcionar o desprazamento de fase necesario polo sinal de retroalimentación. Teñen unha excelente estabilidade de frecuencia e poden xerar unha onda senoidal pura para unha ampla gama de cargas.

Idealmente, unha simple rede RC debe ter unha salida que lle adiante á entrada por 90º.

Na práctica, a diferenza de fase é frecuentemente menor que a ideal debido ao comportamento non ideal do condensador. O ángulo de fase da rede RC expresa-se matematicamente como

Onde, X C = 1/(2πfC) é a reactivancia do condensador C e R é o resistor. Nos osciladores, estas redes de desprazamento de fase RC, cada unha ofrecendo un desprazamento de fase definido, poden encadearse para satisfacer a condición de desprazamento de fase establecida polo Critério de Barkhausen.

Un exemplo disto é o caso no que un oscilador de desprazamento de fase RC está formado por encadeando tres redes de desprazamento de fase RC, cada unha ofrecendo un desprazamento de fase de 60º, como se mostra na Figura 2.

Aquí, o resistor colector RC limita a corrente colectora do transistor, os resistores R 1 e R (mais próximos ao transistor) forman a rede divisor de tensión, mentres que o resistor emisor RE mellora a estabilidade. A seguir, os condensadores CE e Co son o condensador de derivación do emisor e o condensador de decuplaxe DC de saída, respectivamente. Ademais, o circuito tamén mostra tres redes RC empregadas na via de retroalimentación.

Esta disposición fai que a forma de onda de salida se desplace 180º durante o seu percorrido dende o terminal de saída ata a base do transistor. A seguir, este sinal volverá a desprazarse 180º polo transistor no circuito debido ao feito de que a diferenza de fase entre a entrada e a saída será 180º no caso da configuración de emisor común. Isto fai que a diferenza de fase neta sexa 360º, satisfacendo a condición de diferenza de fase.

Outra maneira de satisfacer a condición de diferenza de fase é usar catro redes RC, cada unha ofrecendo un desprazamento de fase de 45º. Pódese concluir, polo tanto, que os osciladores de desprazamento de fase RC poden deseñarse de moitas formas xa que o número de redes RC en eles non está fixo. No entanto, hai que ter en conta que, aínda que un aumento no número de etapas aumenta a estabilidade de frecuencia do circuito, tamén afecta adversamente a frecuencia de salida do oscilador debido ao efecto de carga.

A expresión xeneralizada para a frecuencia das oscilacións producidas por un oscilador de desprazamento de fase RC dáse por

Onde, N é o número de etapas RC formadas polos resistores R e os condensadores C.

Ademais, como é o caso para a maioría dos tipos de osciladores, incluso os osciladores de desprazamento de fase RC poden deseñarse usando un OpAmp como parte da sección amplificadora (Figura 3). Non obstante, o modo de funcionamento permanece o mesmo, sendo necesario notar que aquí, o desprazamento de fase necesario de 360º ofrece de xeito colectivo as redes de desprazamento de fase RC e o Op-Amp funcionando en configuración invertida.

A frecuencia dos osciladores de desprazamento de fase RC pode axustarse alterando os condensadores, tipicamente mediante sintonización en grupo, mentres que os resistores xeralmente permanecen fixos. A seguir, comparando os osciladores de desprazamento de fase RC cos osciladores LC, pódese notar que, o primeiro usa máis componentes de circuito que o último.

Así, a frecuencia de salida xerada polos osciladores RC pode desviarse moito do valor calculado en comparación cos osciladores LC. Non obstante, úsanse como osciladores locais para receptores síncronos, instrumentos musicais e como xeradores de frecuencia baixa e/o de audio.