Oscilador de desplazamiento de fase, Implementación


Un oscilador de cambio de fase es un circuito oscilador electrónico lineal que produce una salida de onda sinusoidal. Se compone de un elemento amplificador inversor tal como un transistor o amplificador operacional con su salida que es realimentada a su entrada a través de una red de desplazamiento de fase que consiste en resistencias y condensadores. 'Turnos' la red de realimentación de la fase de la salida del amplificador por 180 grados en la frecuencia de oscilación para dar retroalimentación positiva. Osciladores de cambio de fase se utilizan a menudo en la frecuencia de audio como osciladores de audio.

El filtro produce un desplazamiento de fase que aumenta con la frecuencia. Debe tener un cambio de fase máximo de más de 180 grados en las frecuencias altas por lo que el desplazamiento de fase en la frecuencia de oscilación deseada puede ser 180 grados. La red de desplazamiento de fase más común en cascada tres etapas resistencia-condensador idénticos que producen un desplazamiento de fase de cero a bajas frecuencias y 270 en las frecuencias altas.

Implementación

Aplicación Op-amp

Una de las implementaciones más simples de este tipo de oscilador utiliza un amplificador operacional, tres condensadores y cuatro resistencias, como se muestra en el diagrama.

Las matemáticas para el cálculo de la frecuencia de oscilación y el criterio de oscilación para este circuito son sorprendentemente complejo, debido a la cada etapa RC de la carga de los anteriores. Los cálculos se simplifican en gran medida mediante el establecimiento de todas las resistencias y los condensadores a todos los mismos valores. En el diagrama, si R1 = R2 = R3 = R, y C1 = C2 = C3 = C, entonces:

y el criterio de oscilación es:

 Sin la simplificación de todas las resistencias y condensadores que tienen los mismos valores, los cálculos se hacen más complejos:

Oscilación del criterio:

En un circuito puramente ideal, algún tipo de condición inicial distinta de cero tiene que ser inyectado en el circuito con el fin de iniciar la oscilación. En la práctica, el ruido presente es suficiente para proporcionar una señal inicial para iniciar la oscilación.

Un problema potencial con el circuito de un solo amplificador operacional es la alta ganancia requerida para mantener la oscilación. Si se supone que cada segmento RC no afecta a la otra, una ganancia de aproximadamente 8 a 10 será suficiente para permitir la oscilación. Como se mencionó anteriormente, cada sección RC carga la siguiente sección, y una ganancia más grande se requiere para mantener el circuito de la oscilación. Una versión mejorada de este circuito se puede hacer poniendo un búfer amplificador operacional entre cada etapa RC. ¿Que la ganancia de tensión del canal de inversión es siempre la unidad.

Cuando la frecuencia de oscilación es lo suficientemente alta como para estar cerca de la frecuencia de corte del amplificador, el amplificador se contribuye en sí desplazamiento de fase significativo, que se sumará a la de desplazamiento de fase de la red de realimentación. Por lo tanto el circuito oscilará a una frecuencia en la que el desplazamiento de fase del filtro de realimentación es menor que 180 grados.

Aplicación FET

El circuito implementa la fase de oscilador RC cambio con FET. Tenga en cuenta que la topología se utiliza para la retroalimentación positiva es la retroalimentación series tensión.

BJT Implementación

El circuito implementa la fase de oscilador RC cambio con BJT. Tenga en cuenta que la topología se utiliza para la retroalimentación positiva es la retroalimentación en derivación de tensión.