Problema con el oscilador de op-amp RC

Hay tres problemas.

1 - Lo más importante es que no tienes excitación. Es decir, su simulador proporcionará un conjunto perfectamente equilibrado de puntos operativos, y el circuito no tendrá ninguna razón para comenzar a oscilar. Intente agregar un circuito para proporcionar un breve impulso en la entrada, justo después del inicio. Agregar un generador de ruido a la entrada para simular el rendimiento real del ruido del amplificador operacional también funcionará.

2 - Suponiendo que está haciendo un análisis transitorio, una ganancia perfecta (su 29) causará una oscilación que nunca crece. Pruebe un valor de retroalimentación de 40 veces, en lugar de 29, y verá que la oscilación crece bastante rápidamente. Comience con un tiempo de simulación de al menos 50 mseg, luego adapte según sea necesario. Una vez que vea esto, comience a reducir la relación de ganancia y verá que el tiempo de inicio aumenta gradualmente.

3 - Como ocurre con cualquier oscilador de bucle abierto, si tienes suficiente ganancia para mantener la oscilación, es casi seguro que tienes demasiada ganancia, y la amplitud de la oscilación crecerá exponencialmente hasta que el amplificador comience a saturarse. Los osciladores reales requieren algún tipo de control automático de ganancia para proporcionar una forma de onda de baja distorsión.

Para responder a la otra mitad de su pregunta, los osciladores de cambio de fase RC funcionan esencialmente a través de un medio de retardo. Aquí es una buena explicación del cambio de fase. Se utiliza un OpAmp como amplificador, porque tiene una "entrada de inversión". Todos los demás parámetros son iguales, aumentar el +input provoca un aumento de + en la salida, mientras que disminuir el -input causa un aumento de + en la salida. Eso es lo que se entiende por "inversión de entrada" y los amplificadores operacionales son muy versátiles debido a esto.

C1-3 y R2-3 forman un (sin ganancia) Paso alto (permitir frecuencias más altas a través) de segundo orden o "doble-T" (dos conjuntos completos de pares de resistencias-condensadores = efecto más fuerte) filtro. Un filtro highpass bloquea las frecuencias bajas, al tiempo que permite las altas frecuencias. (Los cálculos se muestran allí.)

Como una señal que cambia rápidamente emana de la salida del amplificador operacional, C3 no puede pasar esto completamente a la pierna atada a R3, así que introduce cierto retraso mientras que C3 se carga. C2 y R2 retrasan esto nuevamente, sumándose al cambio de fase total alcanzando el -input . Los valores de los componentes generalmente se eligen de manera que 180 ° del cambio total (la frecuencia de oscilación deseada) se alimente a -input . Entonces, si la salida se desplaza a un valor esencialmente opuesto, y esto se envía a la entrada inversora, el resultado neto (dos negativos) es una retroalimentación positiva.

Si el oscilador intenta arrancar a una frecuencia demasiado baja, el filtro no permitirá que pase mucho. (Esta es también la razón por la cual el circuito puede comenzar sin oscilar, y necesita una "patada" para hacerlo rodar). El bit retardado que lo hace, si es lo suficientemente fuerte, lo hace oscilar a una frecuencia que hace lo hace a través del filtro. Cada oscilación sucesiva intenta producir una frecuencia de salida en la que la red de filtro produce un cambio de fase exacto de 180 °.

Tenga en cuenta que hay literalmente miles de amplificadores operacionales, todos con diferentes especificaciones. Para hacer que una oscile a 27MHz, se necesitará un tipo muy rápido, ya que introducen algún cambio de fase en las altas frecuencias. (Y / o, la red de filtro se ajustó para que ellos, más el cambio de fase del amplificador operacional, proporcionen la frecuencia de salida deseada).

Además, dado que la salida alimenta directamente la red de filtros, cualquier carga adicional que coloque en la salida puede afectar la frecuencia de operación. Para solucionar esto, use otro op-amp como buffer de ganancia de unidad . Entonces cualquier cosa puede conectarse a eso, y no afectará al oscilador.

Por último, a 27 MHz, los efectos parásitos desempeñarán un papel en la frecuencia de salida real. Por ejemplo, si el diseño se prueba en una placa de pruebas sin soldadura, la inductancia y la capacitancia parásitas de la placa en sí misma sesgarán los resultados. Si se ajusta durante la prueba, luego se construye en una placa de circuito impreso, probablemente se sesgue nuevamente, debido a las diferencias parasitarias en los trazados de la placa de circuito en comparación con los buses de la placa base. Estos efectos se pueden calcular y explicar, o se pueden construir, medir y ajustar los valores.