Oscilador de cambio de fase de paso bajo

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He encontrado esta configuración de circuito de un oscilador en un detector de metales más antiguo.

Buscando alrededor no he podido encontrar ningún ejemplo de un circuito similar en la naturaleza. La salida se adjunta a un amplificador obsoleto que alimenta una bobina de búsqueda. Como se dibuja arriba, el circuito genera una señal débil, pero se está perdiendo a través del amplificador. Parece que hay algún problema con la elección o el tamaño de los componentes que estoy usando para replicar esto. ¿Alguien ha trabajado con una configuración similar antes?

    
pregunta Mr.PeanutButter

1 respuesta

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Este es el mismo circuito rediseñado un poco para ayudar a enfatizar más claramente el formato del oscilador de cambio de fase:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

He aislado la alimentación de la batería en un lado, ya que es más un bit auxiliar que una parte central del circuito. Ayuda a alejar eso, dejando que el resto lo examine solo. Ahora las tres etapas también son muy claras.

También he mostrado la salida con mayor claridad, tal vez, como un seguidor de emisores que se desconecta en algún punto de la cadena de cambio de fase (a medio camino entre el colector y la base de \ $ Q_1 \ $.) Si quisiera solo un un poco más de swing de salida en el emisor probablemente "mejoraré" este diseño con un cambio muy simple:

simular este circuito

Usando parte de la salida de impedancia muy baja de \ $ Q_1 \ $ para ayudar a generar cierta retroalimentación positiva en ese nodo en particular que también se carga en la base de \ $ Q_2 \ $ '.

Mi preferencia es hacer que un oscilador utilice el enfoque de paso alto (que en realidad siempre es un paso de banda debido a parásitos).

simular este circuito

El circuito anterior también estará cerca de \ $ 1 \: \ textrm {kHz} \ $. La oscilación de salida probablemente será aproximadamente \ $ 6 \: \ textrm {V} _ \ textrm {PP} \ $ con una \ $ 12 \: \ textrm {V} \ $ batería y aproximadamente \ $ 4 \: \ textrm {V} _ \ textrm {PP} \ $ con una batería \ $ 9 \: \ textrm {V} \ $. Su salida también tiene una impedancia mucho menor, además de tener una salida mucho más grande y (menos distorsionada).

Este circuito mantiene \ $ Q_1 \ $ fuera de saturación (lo que ayuda a evitar una distorsión sinusoidal grave), proporciona métodos muy simples para controlar la ganancia, ajustando el punto de ajuste para el promedio de $ \ V_E \ $ y \ $ V_C \ $ y funciona de manera más confiable (en mi opinión). Dependiendo de \ $ \ beta \ $ of \ $ Q_1 \ $, ajuste \ $ R_5 \ $ hacia arriba o hacia abajo hasta los valores estándar más cercanos. Bajar el valor de \ $ R_5 \ $ es necesario para los transistores más bajos de \ $ \ beta \ $ (a la inversa, se requiere un aumento para los transistores \ $ \ beta \ $ más altos) pero reducir el valor también pellizca los márgenes BJT y puede mover el BJT hacia el comportamiento saturado (lo que significa más distorsión).

[Tenga en cuenta que si está utilizando un BJT de \ $ \ beta \ $ NPN bastante bajo para \ $ Q_1 \ $, entonces también puede (además de reducir \ $ R_5 \ $ para ayudar a sesgarlo correctamente) reduzca los valores de \ $ R_1 \ $ a través de \ $ R_3 \ $ y quizás aumente los valores de \ $ C_1 \ $ a través de \ $ C_3 \ $ y tal vez proporcione una disminución modesta en \ $ R_6 \ $. Algunos o todos (1) más sesgos de corriente al reducir \ $ R_5 \ $; (2) menos pérdida en el modificador de fase \ $ 180 ^ \ circ \ $ según esta nota; y (3) es posible que se requiera un poco más de ganancia de voltaje al reducir \ $ R_6 \ $ con dichos BJT. Lo contrario también se aplicaría a un alto \ $ \ beta \ $ NPN BJT para \ $ Q_1 \ $, por supuesto.]

\ $ R_4 \ $ y \ $ R_6 \ $ también se pueden ajustar de forma independiente.

En este circuito, la "frecuencia natural" se encuentra cuando el cambio de fase de paso alto es \ $ 180 ^ \ circ \ $. Con tres etapas RC en serie, cada una configurada en valores tales que \ $ f = \ frac {1} {2 \ pi R C} \ $, el cambio de fase será de aproximadamente \ $ 128.6 ^ \ circ \ $. Se requiere un cambio en la frecuencia hacia abajo por un factor de aproximadamente \ $ 2.1 \ $ (donde \ $ X_C \ approx 2.1 R \ $) o así para alcanzar el cambio de fase y la amortiguación necesarios. Por lo tanto, puede calcular aproximadamente la frecuencia esperada como \ $ f \ approx \ frac {1} {4.2 \ pi R C} \ $.

    
respondido por el jonk

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