Por que esse circuito oscila?


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O circuito abaixo é um oscilador. Quando eu o simulo com ltspice, ele realmente gera uma forma de onda (embora não pareça ser uma onda senoidal muito pura).

O que não entendo é por que oscila.

Toda a literatura básica que li até agora sobre osciladores (Colpitts, Clapp, Hartley, etc ...) parece indicar que os circuitos dos osciladores precisam ter capacitores e indutores na parte "tanque" do circuito.

Além disso, se você olhar para a teoria, parece que você precisa ter tampas e bobinas para fazer um tanque que tenha uma frequência ressonante adequada (a fórmula 1 / Sqrt [LC]), mas o "tanque" desse circuito é feito apenas de resistores e capacitores.

Quando eu computo impedâncias para o tanque desse circuito usando fórmulas de topologia H, parece que é sintonizado para se parecer com um grande capacitor (exceto, é claro, o curto a terra no meio dele),

Se alguém pudesse explicar por que esse circuito oscila, e como, eu realmente o apreciaria (explicações intuitivas / práticas e teóricas são muito bem-vindas).

esquemático

simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab


"exceto, é claro, o curto para o chão no meio dele" - acho que o chão é muito importante lá.
precisa

A ponte Wien é um exemplo de RC só de oscilador
clabacchio

Respostas:


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É um oscilador de mudança de fase.

Normalmente, o feedback do coletor para a base age "negativamente" e isso é bastante importante para alguns amplificadores. Isso ocorre porque o sinal do coletor é o inverso do sinal base (também conhecido como 180º fora de fase). Qualquer coisa realimentada o faz sem causar oscilações. Esse tipo de feedback também é usado em amplificadores operacionais para controlar o ganho.

No circuito em questão, existem vários componentes que pegam o sinal do coletor e o deslocam de fase o suficiente para que, em uma frequência específica , ele apareça em fase com o sinal base e o reforce. Isso faz com que oscile.

Em um nível mais técnico, o feedback formado em torno de R2, R3, R4, C1, C2 e C3 atua como um filtro de entalhe "suave". Deve-se dizer que a intenção de um filtro "bom" de entalhe é remover totalmente uma frequência (como 50Hz ou 60Hz quando a rede elétrica CA é um problema). A frequência que é entalhada será deslocada em 180º e, se não for totalmente entalhada (como em um bom filtro de entalhe), o que restar será realimentado e reforçado o sinal base original, causando a oscilação.

Não importa que o sinal possa ser atenuado em 20dB, ainda haverá sinal suficiente para ser amplificado e gerar uma onda senoidal.


De fato, a atenuação de 20dB na fo (frequência de oscilação) é um recurso desejado para não sobrecarregar muito o feedback positivo. Em qualquer tipo de oscilador de feedback, o feedback positivo deve ser cuidadosamente controlado: muito dele e o dispositivo ativo principal saturam, muito pouco e o circuito não oscila (devido a perdas no loop).
Java.angel.jimenez # 24/13

@ jose.angel.jimenez Muito verdadeiro, mas a falta de controle adequado da amplitude é algo que torna esse circuito não confiável como um oscilador de onda senoidal pura.
Andy aka

3
Termo de pesquisa útil para esta topologia: filtro ou oscilador "T duplo". Ela pode ser feita (em um ciclo de feedback) em um muito bom filtro de entalhe ou filtro de banda selectiva, bem como alguns muito bons osciladores (com controlo de nível adequado)
Brian Drummond

2
@BrianDrummond: Obrigado por isso, muito útil, me levou ao oscilador Twin T e à Zobel Networks, que explicam muito sobre o circuito acima.
blondiepassesby

+1 resposta muito boa. Muito acessível para aqueles que não estão familiarizados com o conceito #
75575 Gustavo
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