¿Por qué oscila este circuito?


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El circuito a continuación es un oscilador. Cuando lo simulo con ltspice, de hecho genera una forma de onda (aunque no parece ser una onda sinusoidal muy pura).

Lo que no entiendo es por qué oscila.

Toda la literatura básica que he leído hasta ahora sobre los osciladores (Colpitts, Clapp, Hartley, etc.) parece indicar que los circuitos del oscilador necesitan tener condensadores e inductores en la parte del "tanque" del circuito.

Además, si observa la teoría, parece que necesita tener tapas y bobinas para hacer un tanque que tenga una frecuencia de resonancia adecuada (la fórmula 1 / Sqrt [LC]), pero el "tanque" de este circuito solo está hecho de resistencias y condensadores.

Cuando calculo las impedancias para el tanque de ese circuito usando fórmulas de topología H, parece que está sintonizado para parecerse a un condensador grande (excepto, por supuesto, el corto a tierra en el medio).

Si alguien pudiera explicar por qué este circuito oscila y cómo, realmente lo agradecería (tanto las explicaciones intuitivas / prácticas como las teóricas son muy bienvenidas).

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab


"Excepto, por supuesto, el corto a tierra en el medio", creo que el terreno es muy importante allí.
John Dvorak

El puente de Viena es un ejemplo de oscilador solo RC
clabacchio

Respuestas:


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Es un oscilador de cambio de fase.

Normalmente, la retroalimentación del colector a la base actúa "negativamente" y esto es bastante importante para algunos amplificadores. Esto se debe a que la señal del colector es la inversa de la señal base (también conocida como desfasada 180º). Cualquier cosa realimentada lo hace sin causar oscilaciones. Este tipo de retroalimentación también se usa en amplificadores operacionales para controlar la ganancia.

En el circuito de la pregunta hay un montón de componentes que toman la señal del colector y la cambian de fase lo suficiente como para que a una frecuencia particular , aparezca en fase con la señal de base y la refuerce. Esto lo hace oscilar.

En un nivel más técnico, la retroalimentación formada alrededor de R2, R3, R4, C1, C2 y C3 actúa como un filtro de muesca "suave". Debe decirse que la intención de un filtro de muesca "bueno" es eliminar totalmente una frecuencia (como 50Hz o 60Hz cuando la CA de la red eléctrica es un problema). La frecuencia con muescas cambiará de fase 180º y, si no está totalmente con muescas (como en un buen filtro de muescas), lo que quede se retroalimentará y reforzará la señal de base original haciendo que oscile.

No importa que la señal pueda ser atenuada por 20dB, todavía habrá suficiente señal para amplificar y generar una onda sinusoidal.


De hecho, la atenuación de 20 dB en el fo (frecuencia de oscilación) es una característica deseada para no sobrecargar demasiado la retroalimentación positiva. En cualquier tipo de oscilador de retroalimentación, la retroalimentación positiva debe controlarse cuidadosamente: demasiado y el dispositivo activo principal se saturará, demasiado poco y el circuito no oscilará en absoluto (debido a pérdidas en el bucle).
jose.angel.jimenez

@ jose.angel.jimenez Muy cierto, pero la falta de un control de amplitud adecuado es algo que hace que este circuito no sea confiable como un oscilador de onda sinusoidal pura.
Andy alias

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Término de búsqueda útil para esta topología: filtro u oscilador "gemelo T". Se puede convertir (en un bucle de retroalimentación) en un filtro de muesca muy bueno o un filtro de paso de banda selectivo, así como algunos osciladores muy buenos (con control de nivel adecuado)
Brian Drummond

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@BrianDrummond: Gracias por esto, muy útil, me llevó al oscilador Twin T y a Zobel Networks que explican mucho sobre el circuito anterior.
blondiepassesby

+1 Muy buena respuesta. Muy accesible para aquellos que no están familiarizados con el concepto
Gustavo Litovsky
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