¿Cómo funciona la retroalimentación negativa en este oscilador?

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EDITAR: No creo que esté usando el término "retroalimentación negativa" correctamente. Lo que quise decir es, ¿cómo funciona la retroalimentación que hace que la ganancia de bucle cerrado sea igual a 1?

Estoy tratando de entender los conceptos básicos de los osciladores y encontré este artículo (si la página está abajo, vaya aquí (página 3)) . Aquí está el circuito:

Talcomoloentiendo,hayunaretroalimentaciónpositivaatravésdeC2porquecuando,porejemplo,latensiónenL1aumenta,entonceslatensiónenR3debedisminuir.Dadoqueesoaumentaelvoltajedelemisordebase,lacorrientedelcolectoraumentaráenconsecuencia(alternativamente,elvoltajedelemisordecolectorcaeyelvoltajeeneltanquedebeaumentar).

Ahoranoestoytansegurodelaretroalimentaciónnegativa,queaparentemente(veaelenlaceanterior)sedebeaquelaacumulacióndeCDenR3(oC2)hacequeelamplificadorpasedefuncionarenlaclaseAalaclaseC.

ParaesepropósitoejecutéalgunassimulacionesenTINA.Primeroagreguéunaresistenciaenserieconelcondensadordeltanqueparapoderverlarespuestaderetroalimentaciónconmayorclaridad.Luegosaquélaresistenciaparaconfirmarqueelcircuitofuncionabacomounoscilador.Losvaloresutilizadossetomarondelapáginasiguientealartículovinculadoanteriormente.Aquíestáelcircuitoylosresultados,INCLUYENDOlaresistencia"con pérdida" (etiquetada como R4):

Comopuedever,lasoscilacionesenRetiendenaacumularunniveldeDCamedidaqueaumentalaamplitud.Estoparecesugerirqueeltransistorestáoperandoenlaregióndecortecuandolaondaseponenegativa,yoperacomodecostumbre(comoenlaclaseA)durantelapartepositiva.Coneltiempo,estocobraráC2yproporcionaráeldeslizamientoautomáticohacialaclaseCdescritaenelartículo(estoesloqueincorrectamentellamé"retroalimentación negativa"):

Megustaríaquealguienconfirmesiestoesloqueestásucediendoosimeequivoco.

EstoesloqueobtienescuandocortaselR4(laresistenciaagregada):

Entonces, el circuito está funcionando como un oscilador.

    
pregunta Ant

2 respuestas

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@Ant, aquí algunas de mis observaciones sobre este oscilador clásico que pueden ayudar.

Realmente, R3 introduce retroalimentación negativa (degeneración del emisor) que estabiliza el punto de operación. Pero desempeña otro papel importante: como un elemento (la parte inferior) de la red de retroalimentación positiva (el divisor de voltaje C2-R3). Hablando en sentido figurado, R3 hace que el emisor sea "suave", "móvil" por el colector a través de C2. Por lo tanto, R3 se inserta entre el emisor y el suelo para implementar la retroalimentación positiva también.

Otro fenómeno interesante en este circuito es que (supongo :) la tensión de colector Vc (en comparación con la tierra) debería subir sinusoidalmente por encima de Vcc y caer por debajo de ella; por lo que es interesante ver cómo supera la fuente de alimentación.

Finalmente, puedes ver que, desde el lado de la retroalimentación, esta es una etapa de emisor de base común (ya que el voltaje de la base es fijo en C1); Esto es en lo que respecta a los cambios de CA. Pero mirando desde el lado del circuito de entrada de CC (el divisor de voltaje R1-R2 y el condensador C1), esta es una etapa de emisor común con degeneración.

Mi conclusión final es que el papel de la retroalimentación negativa no es tan importante aquí, pero el papel de la retroalimentación positiva es crucial. Así que estoy un poco confundido por tu pregunta.

Por cierto, como una breve regresión, su pregunta me recordó a mi infancia (a finales de los 60as), cuando estaba haciendo exactamente tales circuitos de transmisores de radio para comandar varios modelos (y también para molestar a los televisores de los vecinos):

@hkBattousai, en contraste con su explicación formal, explicaré aquí el funcionamiento del circuito de una manera intuitiva.

La idea básica de un oscilador LC es simple: las oscilaciones son producidas por un tanque LC (puede ver cómo en este Wikibooks story ), y el circuito electrónico activo (el amplificador de transistor aquí) solo sostiene las oscilaciones agregando la energía adicional necesaria para compensar las pérdidas dentro del tanque. Veamos cómo se implementa aquí ...

Imagine C3 está inicialmente cargado con dicha polaridad por lo que su placa inferior (conectada al colector) es negativa. Cuando C3 se descarga a través del inductor, la tensión en el tanque disminuye y la tensión del colector Vc (en relación con la tierra) aumenta. El tan importante capacitor C2 (como dijo LvW) transfiere (casi sin cambio) este "movimiento" de voltaje hasta el emisor. Hablando en sentido figurado, el tanque LC "extrae" el emisor a través de C2 (actuando como una especie de "amortiguador") cortando así el transistor. Entonces, en esta fase, el tanque LC no se ve afectado por el transistor ...

El voltaje a través del tanque LC y, en consecuencia, el voltaje del colector, alcanza su máximo por encima de Vcc, y luego comienza a disminuir. Ahora el "amortiguador" C2 comienza a "bajar" el emisor ... y, en algún punto más bajo, el transistor comienza a encenderse ... su Vc disminuye ... por lo tanto, "ayuda" al tanque LC a "tirar hacia abajo" el emisor ... y así sucesivamente ...

Más profesionalmente hablando :), el transistor agrega una corriente de carga adicional en paralelo a la corriente del inductor para cargar más el condensador (es interesante dibujar los bucles de corriente de carga).

Ahora sobre la pregunta de la @Hormiga " por qué el nivel de DC de C2 se acumula " que en realidad significa explicar lo que sucede cuando se enciende este oscilador LC (la transición al principio). Para este propósito, sería extremadamente útil recordar cómo el swing normal para los niños (el tanque LC aquí) aumenta gradualmente su amplitud al principio. Además, imagine que empuja y tira tal columpio a través de un amortiguador (C2).

Cuando enciende la fuente de alimentación, los condensadores C3 y C2 se descargan inicialmente (voltaje cero a través de ellos) ... por lo que el emisor se "arrastra" hasta Vcc. La unión base-emisor está polarizada hacia atrás y el transistor está cortado. El tanque LC comienza a oscilar libremente ... y la amplitud de voltaje del colector aumenta gradualmente. C2 (el "amortiguador" :) se carga gradualmente a través del tanque LC y la resistencia del emisor R3 ... la tensión VC2 aumenta gradualmente ... y la tensión del emisor disminuye gradualmente "alejándose" de la tensión del colector ...

En algún momento, cuando está en su mínimo, el voltaje del emisor oscilante alcanza el voltaje base constante ... y cae periódicamente debajo de él ... en estos momentos, el transistor comienza a encenderse, lo que sostiene las oscilaciones en el tanque LC ...

En nuestro análogo de oscilación del niño y, esto significa que el amortiguador ya está extendido y nos hemos alejado del niño :)

    
respondido por el Circuit fantasist
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R1 y R2 constituyen un divisor de voltaje para que DC desvíe el BJT. Aceptable R1 = R2, de modo que el oscilador trabaje alrededor del punto medio del Vcc y tenga la capacidad de swing máxima en ambos lados.

C1 es para mantener esta tensión dividida más constante. A medida que la base del BJT drena la corriente, este voltaje bajará. Para mantener la tensión de CC de polarización fija, se necesita un condensador de filtrado C1 relativamente grande.

Este tipo de amplificadores BJT tienen una ganancia de voltaje de

$$ \ text {Ganancia} \ overset \ sim = \ dfrac {\ text {Impedancia del colector}} {\ text {Impedancia del emisor}}. $$

Los elementos L-C conectados en paralelo generan una impedancia infinita a una frecuencia específica de \ $ \ dfrac {1} {\ sqrt {LC}} \ $. En otras palabras, a una cierta frecuencia, la impedancia del colector llega a ser máxima. Así, la ganancia se vuelve infinita. Esta frecuencia es la frecuencia del oscilador.

Pero no queremos que el filtro L-C tenga una impedancia infinita, porque significa una impedancia de salida infinita; No podemos tener ninguna lectura de salida. Tal vez el C2 es para prevenir esto. No lo sé.

C4 es el condensador de derivación de salida. Es solo para hacer la salida de CA.

C5 es para mantener el Vcc en un nivel fijo. Si la frecuencia del oscilador es demasiado alta y la ruta a la fuente de Vcc está muy lejos, la inductancia de la traza hará que se formen ondulaciones en Vcc cerca del oscilador. C5 es para filtrar estas ondas hacia fuera.

    
respondido por el hkBattousai

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