¿Por qué se dice que en casos prácticos la ganancia en bucle de un oscilador debería ser ligeramente mayor que la unidad?

Para que un oscilador sea estable, es necesario que la ganancia neta del bucle a lo largo del ciclo sea exactamente uno. Si uno está usando un circuito donde los aumentos en la amplitud instantánea, al menos más allá de cierto punto, causarán una reducción en la ganancia, entonces el circuito oscilará a un nivel donde la ganancia a veces es superior a uno ya veces inferior a uno, con el "mayor "y" menos "partes que se equilibran en el transcurso de un ciclo para obtener una ganancia neta de exactamente uno. Dado que la mayoría de los circuitos de amplificadores tienen una ganancia que, naturalmente, disminuye a medida que la amplitud instantánea aumenta más allá de cierto punto, la configuración de la ganancia de baja amplitud es ligeramente mayor que la que normalmente se logra en las condiciones necesarias para la oscilación.

Tenga en cuenta que si hay mucha diferencia entre la ganancia mínima y máxima durante un ciclo, esa diferencia causará distorsión en la onda de salida. Si el propósito del circuito es producir una "onda vibratoria", y no importa si la onda es una sinusoide particularmente limpia, se puede usar un circuito cuya ganancia de baja amplitud sea bastante alta y que la ganancia disminuya rápidamente. a medida que la señal se acerca a la amplitud deseada; esto producirá un oscilador de arranque razonablemente rápido que con una amplitud de salida predecible, pero la onda estará bastante distorsionada. Si la ganancia disminuye gradualmente con la amplitud, y la ganancia de amplitud cero está justo por encima de la unidad, puede reducir la distorsión, pero este oscilador será más lento de comenzar y tendrá una amplitud de salida menos predecible. El control de la ganancia basado en una amplitud promedio de varios ciclos puede permitir que el circuito se inicie rápidamente y produzca una distorsión muy baja, pero agrega complejidad.

Un enfoque bastante inteligente para controlar la ganancia basada en la amplitud de varios ciclos es usar una bombilla en el circuito de retroalimentación. La resistencia de una bombilla aumentará con la temperatura, que será una función de la potencia promedio disipada por ella, que será aproximadamente proporcional al cuadrado de la corriente promedio (no exactamente proporcional debido al cambio de resistencia). Si la constante de tiempo térmica del filamento es larga en relación con el período de oscilación, la ganancia no cambiará mucho durante el transcurso de un ciclo, lo que permitirá que el circuito genere una onda sinusoidal relativamente limpia.

Supongo que esto es para osciladores de onda sinusoidal. Los osciladores de onda sinusoidal necesitan una ganancia de bucle mayor que la unidad o no comenzarán a oscilar.

El tiempo que se tarda en iniciar (desde cero) la oscilación también debe ser práctico y sensato. ¡Desea que se ejecute cuando se aplica energía después de todo! Esto significa que una gran ganancia de bucle lo hace correr más rápido y, si no te importa que la onda sinusoidal golpee los rieles y el recorte, la vida es muy fácil. El clipping puede considerarse como una ganancia no lineal ya que, por encima de un cierto nivel, la ganancia se reduce a cero.

La mejor práctica es tener una ganancia de bucle inicial alta luego, cuando la amplitud haya alcanzado un cierto nivel (un par de voltios de pico a pico pero sin recorte) comience a retroceder la ganancia de bucle hasta el punto donde está autosuficiente.

Es realmente muy difícil hacer esto por diseño sin implementar un circuito que tenga un monitor de amplitud que maneje una resistencia dependiente de voltaje. El VDR controla la amplitud de la onda sinusoidal y, si baja un bit, el VDR (controlado desde el monitor de amplitud) aumenta un poco la ganancia de bucle para contrarrestar este cambio de amplitud: -

EsteesuncircuitodeunosciladorsinusoidaldepuenteWein:utilizaelJFETparacontrolarlagananciadebucledelamplificadoroperacional.Losdosdiodosconectadosalasalida,juntoconelcondensadorde22uF,configuranunvoltajenegativoenlacompuertadelJFET:cuantomásaltaeslasalidadelamplificadoroperacional,másnegativoeselvoltajedecontroldelJFETyestoreducelagananciadebuclegirandoelJFETdesactivado.

LosJFETseutilizancomoresistenciasdependientesdelatensión,comoestomucho.Siliconixprodujo este documento que explica cómo funcionan. También se debe tener en cuenta que se pueden usar LED y LDR y que se puede lograr un VDR de dos terminales con una bombilla de filamento.