Perché questo circuito oscilla?


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Il circuito sottostante è un oscillatore. Quando lo simulo con ltspice, genera effettivamente una forma d'onda (anche se non sembra essere un'onda sinusoidale molto pura).

Quello che non riesco a capire è perché oscilla.

Tutta la letteratura di base che ho letto finora sugli oscillatori (Colpitts, Clapp, Hartley, ecc ...) sembra indicare che i circuiti degli oscillatori devono avere sia condensatori che induttori nella parte "serbatoio" del circuito.

Inoltre, se guardi la teoria, sembra che tu abbia bisogno sia di tappi che di bobine per creare un serbatoio che abbia una frequenza di risonanza adeguata (la formula 1 / Sqrt [LC]), ma il "serbatoio" di questo circuito è fatto solo da resistori e condensatori.

Quando computo le impedenze per il serbatoio di quel circuito usando le formule della topologia H, sembra che sia sintonizzato per apparire come un grande condensatore (tranne ovviamente per il corto a massa nel mezzo di esso),

Se qualcuno potesse spiegare perché questo circuito oscilla e come, lo apprezzerei davvero (entrambe le spiegazioni intuitive / pratiche e teoriche sono benvenute).

schematico

simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab


"tranne ovviamente per il corto a terra nel mezzo" - immagino che il terreno sia molto importante lì.
John Dvorak,

Il ponte di Wien è un esempio di oscillatore solo RC
clabacchio

Risposte:


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È un oscillatore a sfasamento.

Normalmente, il feedback dal collettore alla base agisce "negativamente" e questo è abbastanza importante per alcuni amplificatori. Questo perché il segnale del collettore è l'inverso del segnale di base (noto anche come 180º fuori fase). Qualunque cosa restituita lo fa senza causare oscillazioni. Questo tipo di feedback viene utilizzato anche in amplificatori operazionali per il controllo del guadagno.

Sul circuito in questione ci sono un sacco di componenti che prendono il segnale del collettore e lo sfasano abbastanza in modo che ad una particolare frequenza , appaia in fase con il segnale di base e lo rinforzi. Questo lo fa oscillare.

A un livello più tecnico, il feedback formato attorno a R2, R3, R4, C1, C2 e C3 agisce come un filtro di tacca "lieve". Va detto che l'intento di un "buon" filtro notch è di rimuovere totalmente una frequenza (come 50Hz o 60Hz quando la corrente alternata è un problema). La frequenza che viene intaccata verrà spostata di fase di 180º e, se non viene totalmente intaccata (come in un buon filtro notch), ciò che rimane fornirà una risposta e rafforzerà il segnale di base originale facendolo oscillare.

Non importa che il segnale possa essere attenuato di 20 dB, ci sarà ancora abbastanza segnale da amplificare e generare un'onda sinusoidale.


In effetti, l'attenuazione di 20 dB alla fo (frequenza di oscillazione) è una caratteristica desiderata per non sovraccaricare troppo il feedback positivo. In qualsiasi tipo di oscillatore di feedback, il feedback positivo deve essere attentamente controllato: troppo di esso e il principale dispositivo attivo si satureranno, troppo poco e il circuito non oscillerà affatto (a causa di perdite nel loop).
jose.angel.jimenez,

@Jose.angel.jimenez Molto vero ma la mancanza di un adeguato controllo dell'ampiezza è qualcosa che rende questo circuito inaffidabile come un puro oscillatore sinusoidale.
Andy aka

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Termine di ricerca utile per questa topologia: filtro "oscillatore a T" o oscillatore. Può essere fatto (in un anello di retroazione) in una molto buon filtro notch o filtro passa-banda selettivo, così come alcuni ottimi oscillatori (con controllo di livello adeguato)
Brian Drummond

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@BrianDrummond: Grazie per questo, molto utile, mi ha portato all'oscillatore Twin T e alle reti Zobel che spiegano molto sul circuito sopra.
blondiepassesda

+1 Ottima risposta. Molto accessibile a coloro che non hanno familiarità con il concetto
Gustavo Litovsky,
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