Oscilador barkhausen

Oscilador

Ingenieria ElectromeDica

Autores: Armando Meraz Ruiz 10282 Cesar Fulgencio Hernández Ortiz 10119 Enrique Alejandro Rubio Herrera 9766 Martín Isaac Silerio Marín 9915 Cesar Alan Vázquez Robles 9809 Director/a: M.I. Avner Kalid Parada Benítez Universidad La Salle

17/12/2022

¿Que es un osciladoR?

es la variación del voltaje o corriente en un punto específico de un circuito. Por ejemplo, un circuito LC (inductor – capacitor) es capaz de producir esta oscilación a su frecuencia natural de resonancia.

Definiendo de una manera mas compleja el concepto de oscilador decimos que es un circuito que produce una forma de onda continua, repetida y alterna sin ninguna entrada. Los osciladores básicamente convierten el flujo de corriente unidireccional de una fuente de corriente continua en una forma de onda alterna de la frecuencia deseada, según lo decidan sus componentes de circuito. El principio básico del funcionamiento de los osciladores puede entenderse analizando el comportamiento de un circuito tanque LC que se muestra en la Figura 1, que emplea un inductor L y una completamente precargada condensador C como sus componentes. Aquí, al principio, el condensador comienza a descargarse a través del inductor, lo que resulta en la conversión de su energía eléctrica en el campo electromagnético, que puede ser almacenado en el inductor. Una vez que el condensador se descarga completamente, no habrá flujo de corriente en el circuito.

Sin embargo, para entonces, el campo electromagnético almacenado habría generado un retroceso que resulta en el flujo de actual a través del circuito en la misma dirección que antes. Esta corriente que fluye a través del circuito continúa hasta que el campo electromagnético colapsa, lo que resulta en la reconversión de la energía electromagnética en forma eléctrica, causando que el ciclo se repita. Sin embargo, ahora el condensador se habría cargado con la polaridad opuesta, debido a lo cual se obtiene una forma de onda oscilante como salida.

Prácticamente, el osciladores no son más que los circuitos amplificadores que están provistos de una retroalimentación positiva o regenerativa en la que una parte de la señal de salida se retroalimenta a la entrada (Figura 3). Aquí el amplificador consiste en un amplificador elemento activo que puede ser un transistor o un Op-Amp y la señal de retroalimentación en fase es responsable de mantener (sostener) las oscilaciones compensando las pérdidas en el circuito.

TIPOS DE OSCILADORES

Hay muchos tipos de osciladores, pero en general pueden clasificarse en dos categorías principales: osciladores armónicos (también conocidos como osciladores lineales) y osciladores de relajación.

Oscilador de relajación

Oscilador armónico

Los osciladores también pueden clasificarse en varios tipos dependiendo del parámetro considerado, es decir, basándose en el mecanismo de retroalimentación, la forma de la onda de salida, etc. Estos tipos de clasificación serian:

1. Clasificación basada en el mecanismo de retroalimentación: Osciladores de retroalimentación positiva y negativa. 2. Clasificación basada en la forma de la onda de salida: Osciladores de onda sinusoidal, osciladores de onda cuadrada o rectangular, osciladores de barrido (que producen una forma de onda de salida en diente de sierra), etc. 3. Clasificación basada en la frecuencia de la señal de salida: Osciladores de baja frecuencia, osciladores de audio (cuya frecuencia de salida es de rango de audio), osciladores de radiofrecuencia, osciladores de alta frecuencia, osciladores de muy alta frecuencia, osciladores de ultra alta frecuencia, etc. 4. Clasificación basada en el tipo de control de frecuencia utilizado: Osciladores RC, osciladores LC, osciladores de cristal (que utilizan un cristal de cuarzo para dar como resultado una forma de onda de salida estabilizada en frecuencia), etc. 5. Clasificación basada en la naturaleza de la frecuencia de la forma de onda de salida: Osciladores de frecuencia fija y osciladores de frecuencia variable o sintonizable.

Los osciladores y la realimentación positiva

Vi = Tensión de entrada Vo = Tensión de salida B = Ganancia del circuito de realimentación Ao = Ganancia del amplificador con lazo abierto Ao = Vo/Vi (no se toma en cuenta la realimentación). Vf = Tensión de realimentación Ac = Ganancia en lazo cerrado BAo = Este producto (B x Ao) se llama ganancia de lazo Para realimentación positiva, la ganancia de lazo cerrado es: Ac = Ao / [1-BAo]. Si el producto B x Ao se aproxima a “1”, el denominador de la fórmula anterior tiende a “0” y como consecuencia la ganancia de lazo cerrado Ac, tiende al infinito. Estas ganancias tan altas producen oscilaciones.

08. DESARROLLO

Criterio de oscilacion BArkhausen

El circuito oscilará cuando se cumplan dos condiciones, denominadas criterios de Barkhausen. Estas dos condiciones son 1. La ganancia del lazo debe ser unitaria o mayor 2. La señal de retroalimentación que retroalimenta a la entrada debe ser desplazada en 360 grados (lo que equivale a cero grados). En la mayoría de los circuitos, un amplificador inversor se usa para producir un desplazamiento de fase de 180 grados y la red de retroalimentación proporciona un desplazamiento de fase de 180 grados adicionales.

En electrónica , el criterio de estabilidad de Barkhausen es una condición matemática para determinar cuándo oscilará un circuito electrónico lineal. Fue propuesto en 1921 por el físico alemán Heinrich Georg Barkhausen (1881–1956). Es ampliamente utilizado en el diseño de osciladores electrónicos , y también en el diseño de circuitos generales de retroalimentación negativa como los amplificadores operacionales , para evitar que oscilen. El criterio de Barkhausen se aplica a circuitos lineales con bucle de realimentación . No se puede aplicar directamente a elementos activos con resistencia negativa como los osciladores de diodo de túnel. El núcleo del criterio es que debe colocarse un par de polos complejo en el eje imaginario del plano de frecuencia complejo si deben tener lugar oscilaciones de estado estacionario . En el mundo real, es imposible mantener el equilibrio en el eje imaginario, por lo que, en la práctica, un oscilador de estado estacionario es un circuito no lineal: Establece que si A es la ganancia del elemento amplificador en el circuito y β( j ω) es la función de transferencia de la ruta de retroalimentación, entonces βA es la ganancia del circuito alrededor del circuito de retroalimentación , el circuito se mantendrá estable. Establezca oscilaciones solo en frecuencias para las cuales: El criterio de Barkhausen es una condición necesaria para la oscilación, pero no suficiente: algunos circuitos satisfacen el criterio, pero no oscilan. De manera similar, el criterio de estabilidad de Nyquist también indica inestabilidad, pero no dice nada sobre la oscilación. Aparentemente no existe una formulación compacta de un criterio de oscilación que sea a la vez necesario y suficiente.

La "fórmula para la autoexcitación" original de Barkhausen, destinada a determinar las frecuencias de oscilación del bucle de retroalimentación, implicaba un signo de igualdad: |β A | = 1. En ese momento, los sistemas no lineales condicionalmente estables eran poco conocidos; se creía ampliamente que esto daba el límite entre la estabilidad (|β A | < 1) y la inestabilidad (|β A | ≥ 1), y esta versión errónea encontró su camino en la literatura. Sin embargo, las oscilaciones sostenidas solo ocurren en frecuencias para las que se cumple la igualdad.

BIBLIOGRAFÍA

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