Para poder oscilar, la ganancia de bucle del circuito debe ser mayor que 1 en la frecuencia de oscilación. Es decir, la ganancia producida por el amplificador debe ser mayor que la pérdida en fase en la trayectoria de realimentación. Si la ganancia del bucle es > 1, la señal se intensificará cada vez que circule por el bucle, pero si es < 1, entonces cualquier oscilación se debilitará y desaparecerá. Entonces, la razón por la que su circuito de 90 kHz no oscila es que su ganancia de bucle es menor que 1.
Pero si funcionó a 1kHZ, ¿por qué no funciona a 90kHz? Porque cuando cambió los valores de los componentes para aumentar la frecuencia, también disminuyó la ganancia del bucle. Si cambió los valores proporcionalmente, entonces la pérdida de realimentación no debería haber cambiado, por lo que debe haber reducido de alguna manera la ganancia del amplificador. Para comprender cómo puede haber ocurrido esto, debe saber qué determina la ganancia de un amplificador de transistor. Aquí está su amplificador con la carga de realimentación representada por C1 y R1: -
simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab
Un transistor bipolar es un amplificador de corriente. En la configuración de Common Emisor, las características de la base I / V son similares a las de un diodo, y el colector extrae una corriente que es relativamente insensible a la tensión del colector. En la práctica, esto significa que el transistor actúa como un generador de corriente controlado por voltaje, y su ganancia de voltaje es proporcional a la impedancia de carga del colector. Con una carga de colector de 1K, este circuito tiene una ganancia de voltaje de aproximadamente 300 (49.5dB).
Sin embargo, cualquier impedancia de carga externa estará efectivamente en paralelo con R6 y así reducirá la ganancia. A altas frecuencias, C1 es un cortocircuito virtual, por lo que R1 está en paralelo con R6, lo que reduce la ganancia de voltaje aproximadamente 10 veces a 30 (29.5dB). ¿Será suficiente esta menor ganancia?
Con los valores de los componentes de realimentación que se muestran en su circuito (R1-3 = 100 & ohm ;, C1 = 470nF, C3-4 = 100nF) LTspice dice que la frecuencia de oscilación es 4.9kHz. A esta frecuencia, el filtro tiene una pérdida de ~ 20dB. Dado que la ganancia total del bucle (29.5dB-20dB = 9.5dB o 3) es mayor que 1, el circuito debería oscilar. Sin embargo, con tan baja ganancia, la LTspice piensa que la oscilación tardará unos 5 ms en acumularse hasta su máxima potencia.
Ahora, ¿qué sucede cuando intentas aumentar la frecuencia? Si reduce los valores de R1-3, su impedancia más baja hará que la ganancia del amplificador se reduzca aún más, tal vez disminuyendo la ganancia del bucle por debajo de 1 e impidiendo que el circuito oscile. Si solo reduce los valores de los condensadores, la impedancia a la frecuencia de oscilación debe permanecer igual, por lo que siempre que el transistor tenga la ganancia suficiente a la frecuencia más alta, debería funcionar.
Para obtener 90kHz en LTspice cambié C1 a 26nF y C2-4 a 5.5nF. Cambiar todos los condensadores en proporciones iguales debería asegurar que la pérdida permanezca constante. Sin embargo, en un circuito como este que tiene una ganancia marginal, muchos factores pueden afectar su capacidad para oscilar. El aumento de la carga en la salida, un transistor con una ganancia ligeramente menor, capacitancia parásita, un punto de polarización diferente o un voltaje de suministro más bajo, incluso las tolerancias del condensador y la resistencia podrían ser suficientes para impedir que funcione.
Para obtener una oscilación más fuerte y confiable, podría aumentar los valores de R1-R2 para reducir la carga y hacer que C1 tenga un valor más cercano al C2-4 para aumentar su contribución al cambio de fase y reducir la pérdida en la frecuencia de oscilación. El límite máximo de frecuencia puede ser cuando los capacitores son tan pequeños que la capacitancia parasitaria se hace cargo.
Estoy intentando diseñar el oscilador de cambio de fase rc. Diseñé para una frecuencia de 1 khz utilizando BJT. Pero cuando intento convertir el mismo circuito cambiando los valores de R y C para 90 khz, obtengo la oscilación sinusoidal amortiguada. ¿Alguien puede decir cuál fue el problema y también podemos generar una señal de 90 MHz con un oscilador de cambio de fase RC? 