Cómo funcionan los osciladores LC con una fuente de alimentación continua de CC

Los osciladores que funcionan continuamente requieren que algo en algún lugar tenga una ganancia de al menos un poco más de 1 en la frecuencia de oscilación. Un tanque L-C no oscila continuamente por sí solo. Puede conectarse al amplificador correcto de la manera correcta.

Piense en cualquier amplificador con una ganancia superior a 1 donde la salida es AC acoplada nuevamente a la entrada. Siempre habrá algo de ruido, por lo que la salida se mueve ligeramente, digamos que sube por ejemplo. Eso aumenta la entrada, lo que hace que la salida suba más, lo que aumenta la entrada, etc.

Finalmente, la salida del amplificador alcanza un límite y ya no puede subir. Ahora la entrada ya no está cambiando. Recuerde que la entrada es AC acoplada a la salida. Un nivel plano en la salida da como resultado un nivel de 0 en la entrada eventualmente. Como la salida recortada ya no cambia, la entrada decae hacia 0. En algún punto, la entrada no es lo suficientemente alta para mantener la salida al máximo, por lo que la salida comienza a caer. Esa salida descendente hace que la entrada sea aún más baja y todo el proceso se repite, esta vez con la salida en su nivel mínimo.

Eso es lo básico de cómo funcionan los osciladores. Los detalles están en lograr que produzcan una forma de onda agradable y una frecuencia predecible.

@OlinLathrop ya le dio una excelente explicación en términos técnicos. Como también solicitó una analogía simple, intentaré proporcionar una.

Piense en un circuito de tanques LC como un swing .

Si le das un empujón al columpio, oscilará por un tiempo hasta que descanse nuevamente. Pero si le das un empujón al swing cada vez que baja, entonces la oscilación puede durar para siempre (bueno, al menos hasta que estés demasiado cansado). El transistor en el circuito actúa como la persona que empuja el swing. Toma su energía muscular (la fuente de alimentación de CC) y la convierte en impulsos para el swing.

Si tiene alguna experiencia con los columpios, sabe que para obtener una buena oscilación permanente, no puede empujar el columpio al azar, pero debe empujar en el momento correcto y en la dirección correcta ( con la fase correcta ). En el oscilador LC, el transistor puede hacer eso: "ve" cuando es el momento adecuado para empujar y luego "empuja". Y debe recordar que el período de oscilación del columpio no era algo que pudiera establecer arbitrariamente, sino que dependía de las características físicas del columpio, como la longitud de las cuerdas y el peso de la persona que se sienta sobre él (en términos eléctricos estos son los valores de C y L).

Por supuesto, hay un poco de simplificación en mi analogía, pero debería dar una manera más intuitiva de ver el funcionamiento del circuito como lo explica @Olin.

Solo por mencionar un poco de simplificación excesiva: en el oscilador LC, el transistor no "empuja" de vez en cuando, ya que la analogía del swing podría llevarlo a pensar, pero "empuja continuamente" ya que el circuito se comporta de manera lineal (en al menos también lo hacen los osciladores LC más comunes).

Aquí hay una breve descripción del PRINCIPIO:

Piense en un oscilador como un AMPLIFICADOR que puede producir su propia señal de entrada, solo para una frecuencia. Para este propósito, necesita un amplificador con retroalimentación positiva para esta frecuencia única. Supongamos que tiene un paso de banda pasivo (un tanque LC es un paso de banda de este tipo) con una relación de amortiguación máxima de salida a entrada de 1/3 (este es, por ejemplo, el caso del paso de banda de WIEN RC). En este caso, está utilizando un amplificador con una ganancia de tres que está conectado al paso de banda pasivo en serie. Luego, conecte la salida del amplificador a la entrada de paso de banda (ambas forman un bucle cerrado) y tendrá un oscilador en funcionamiento. Para todas las frecuencias por encima y por debajo de la frecuencia media, la ganancia no puede compensar la amortiguación del circuito pasivo y todas las oscilaciones desaparecerán.

ACTUALIZACIÓN: En caso de que su pregunta se refiera al caso simple (pero poco común) de conectar una batería directamente a un circuito de tanque de LC pasivo: Sí, si le da solo un pulso corto en el circuito del tanque (Q alta, menos amortiguamiento) mostrará oscilaciones decadentes. Y si deja que el circuito se conecte a la batería, no habrá oscilaciones en absoluto porque la resistencia interna de una fuente de voltaje (batería) es muy pequeña. Eso significa que: su tanque LC está muy amortiguado y no puede mostrar ninguna oscilación. ¿Responde ESTE tu pregunta?