Oscilador Clapp: Fórmula de Frecuencia y Diagrama del Circuito

¿Qué es un Oscilador Clapp?

Un oscilador Clapp (también conocido como oscilador Gouriet) es un oscilador electrónico LC que utiliza una combinación particular de un inductor y tres capacitores para establecer la frecuencia del oscilador (ver diagrama de circuito a continuación). Los osciladores LC utilizan un transistor (o válvula de vacío u otro elemento de ganancia) y una red de retroalimentación positiva.

Un oscilador Clapp es una variación de un oscilador Colpitts donde se añade un capacitor adicional (C3) en el circuito resonante para estar en serie con el inductor en él, como se muestra en el diagrama de circuito a continuación.

Aparte de la presencia de un capacitor extra, todos los demás componentes y sus conexiones permanecen similares al caso del oscilador Colpitts.

Por lo tanto, el funcionamiento de este circuito es casi idéntico al del Colpitts, donde la relación de retroalimentación gobierna la generación y sostenibilidad de las oscilaciones. Sin embargo, la frecuencia de oscilación en el caso de un oscilador Clapp está dada por

Generalmente, el valor de C3 se elige para que sea mucho menor que los otros dos capacitores. Esto se debe a que, a frecuencias más altas, cuanto menor sea C3, mayor será el inductor, lo que facilita la implementación y reduce la influencia de la inductancia parásita.

Sin embargo, el valor de C3 debe elegirse con el mayor cuidado. Esto se debe a que, si se elige muy pequeño, entonces no se generarán las oscilaciones, ya que la rama L-C no tendrá una reactancia inductiva neta.

Sin embargo, aquí es importante notar que cuando C3 se elige para ser menor en comparación con C1 y C2, la capacitancia neta que gobierna el circuito dependerá más de ella.

Así, la ecuación para la frecuencia puede aproximarse como

Además, la presencia de esta capacitancia adicional hará que el oscilador Clapp sea preferible sobre el Colpitts cuando se necesita variar la frecuencia, como es el caso del Oscilador de Frecuencia Variable (VCO). La razón detrás de esto se puede explicar de la siguiente manera.

En el caso del oscilador Colpitts, los capacitores C1 y C2 necesitan variar para variar su frecuencia de operación. Sin embargo, durante este proceso, incluso la relación de retroalimentación del oscilador cambia, lo que a su vez afecta su onda de salida.

Una solución a este problema es hacer que tanto C1 como C2 sean fijos en naturaleza, mientras se logra la variación en la frecuencia utilizando un capacitor variable separado.

Como se podría suponer, esto es lo que hace C3 en el caso del oscilador Clapp, lo que a su vez lo hace más estable en términos de frecuencia que el Colpitts.

La estabilidad de la frecuencia del circuito puede aumentarse aún más encerrando todo el circuito en una cámara con temperatura constante y utilizando un diodo Zener para asegurar un voltaje de alimentación constante.

Además, es importante notar que los valores de los capacitores C1 y C2 son propensos a los efectos de las capacitancias parásitas, a diferencia de C3.

Esto significa que la frecuencia resonante del circuito se vería afectada por las capacitancias parásitas si uno tuviera un circuito solo con C1 y C2, como en el caso del oscilador Colpitts.

Sin embargo, si hay C3 en el circuito, entonces los cambios en los valores de C1 y C2 no variarían la frecuencia resonante mucho, ya que el término dominante sería C3.

A continuación, se observa que los osciladores Clapp son comparativamente compactos, ya que emplean un capacitor relativamente pequeño para sintonizar el oscilador en una amplia banda de frecuencia. Esto se debe a que, incluso un ligero cambio en el valor de la capacitancia varía la frecuencia del circuito en gran medida.

Además, exhiben un factor Q alto con una alta relación L/C y una corriente circulante menor en comparación con los osciladores Colpitts.

Finalmente, es importante notar que estos osciladores son altamente confiables y, por lo tanto, se prefieren a pesar de tener un rango limitado de frecuencia de operación.

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