¿Cómo funciona un dispositivo activo como oscilador cuando su salida se retroalimenta a la entrada?

La declaración no está completa por sí sola. En general, necesita una ganancia superior a +1. La ganancia de potencia superior a la unidad es una necesidad, pero también debe ser de la fase correcta, y el oscilador NO debe tener una ganancia superior a la unidad en CC.

Una ganancia inferior a la unidad significa que la señal disminuye cada vez que pasa por el amplificador, por lo que cualquier oscilación desaparecerá.

La ganancia pero invertida provoca una retroalimentación negativa cuando la salida se retroalimenta a la entrada. Esto hace que el sistema se estabilice y no oscile.

Ganancia y en fase, pero la CC acoplada da como resultado dos estados estables, cada uno con la salida impulsada a los dos extremos.

Se necesita una ganancia superior a 1, en fase, pero una ganancia de CC inferior a 1 para hacer un oscilador.

Casi cualquier circuito activo puede oscilar (especialmente cuando no lo desea). Todo lo que requiere es que tenga una retroalimentación positiva a la frecuencia de oscilación. Otra forma de verlo es que la retroalimentación tiene un cambio de fase de 360 ​​grados. Siempre se requiere "otro circuito" para proporcionar este cambio de fase, pero parte de este "circuito" a menudo es la capacitancia interna del dispositivo o la inductancia de los conductores y las pistas. Necesita un dispositivo capaz de proporcionar ganancia y alguna combinación de componentes externos y reactancia interna que proporcione la fase correcta para la retroalimentación.

No puedo pensar en un componente que tenga ganancia que no pueda hacer que oscile con el circuito correcto a su alrededor.

1) La ganancia de potencia para la oscilación significa que el transistor consume potencia de CC para amplificar la señal de CA para aumentar su potencia de salida con algún tipo de efecto de segundo orden, como valores LC de conductor discretos, parásitos o distribuidos. Los valores de LC proporcionan la relación de impedancia y, por lo tanto, el filtrado de voltaje o corriente y el cambio de fase para causar oscilaciones.

El criterio de "Barkhausen" para la oscilación es retroalimentación de CA positiva y ganancia => 1. El análisis de CA de todos los valores de LC de circuitos, cables y componentes es necesario para determinar si la relación de impedancia y la ganancia de voltaje conducen a una oscilación continua o intermitente o una oscilación creciente hasta la saturación (onda cuadrada).

Tenga en cuenta que también hay osciladores RC que son filtros de primer orden pero con histéresis en la retroalimentación negativa que creará un "oscilador de relajación". Esto utiliza una retroalimentación de CC negativa (para convertirse en polarización automática de CC) con histéresis que provoca un retraso de tiempo con una capacitancia de derivación y, por lo tanto, un cambio de fase de 90 grados con cada medio ciclo que genera una retroalimentación de CA positiva equivalente de 360 ​​grados. En este caso, la entrada aparece como una onda triangular y la salida como una onda cuadrada, sin embargo, se aplican los mismos principios al dibujar la ganancia de potencia de CC con filtrado para producir oscilaciones de CA con más potencia de salida que la entrada. En ESTE caso, la entrada es una compensación de CC que provoca una velocidad de respuesta que contiene suficiente señal de la frecuencia de oscilación para crecer muy rápidamente hasta una oscilación saturada constante, a menudo simétrica alrededor de V+/2.

Cuando la ganancia unitaria con retroalimentación de 0 o 360 grados (positiva), la salida es sinusoidal. Sabemos que los seguidores de emisor proporcionan una ganancia de voltaje unitario y una ganancia de potencia a partir de la amplificación de corriente. Pero cuando se conduce un cable delgado inductivo en serie con una impedancia de conducción muy baja, un timbre Q alto en las señales de borde cuadrado causará un timbre debido a la falta de coincidencia de la impedancia y, en algunos casos, la retroalimentación degenerativa mantendrá la oscilación a una frecuencia muy alta debido a los efectos de carga del cable LC del emisor. .

Otros ejemplos son la retroalimentación con ganancia con resonancia paralela LC, son los osciladores Colpitts Hartley y Crystal, que son emulados por componentes LC para obtener una red de 0 o 360 grados. etc. cambio de fase a frecuencia resonante.

El tiempo de arranque es por el factor de amortiguamiento o Q o relaciones de impedancia real/reactiva del circuito. (donde me detendré aquí, ya que me temo que ya he dicho demasiado). Los cristales a menudo tienen Q = 10k, mientras que los circuitos LC ~ 100 máx. debido a restricciones físicas y osciladores de histéresis RC limitados solo por la ganancia-BW del amplificador.

2) Todos los transistores y diodos se denominan dispositivos activos debido a la pendiente semiconductora de I/V que da lugar a una ganancia de voltaje o corriente según la carga con una fuente de CC. Los dispositivos pasivos (RLC) también pueden tener una ganancia de voltaje de CA o una ganancia de corriente de un voltaje de paso de potencia de CC de las relaciones de impedancia de un circuito sintonizado, pero no pueden sostener las oscilaciones porque NO hay un dispositivo SEMICONDUCTOR ACTIVO para proporcionar GANANCIA DE POTENCIA. Por lo tanto, la ganancia de V o I siempre se produce a expensas de un aumento en la resistencia de salida para los circuitos pasivos únicamente. Por lo tanto, es necesario un dispositivo activo para la ganancia de potencia. La ganancia de potencia está limitada por el tamaño del dispositivo, donde la eficiencia de la ganancia de potencia de CA y el consumo de CC dependen en gran medida del diseño del circuito con compensaciones por linealidad, distorsión, etc.

La impedancia reactiva se usa para determinar si hay ganancia en relación con la carga resistiva. El factor de amortiguamiento se deriva de esta relación de impedancia.

¿Es cierto para todos los dispositivos que pueden producir una ganancia de energía (es decir, dispositivos activos)?

No. Por ejemplo, un dispositivo con una ganancia de corriente de 10x y una ganancia de voltaje de 0,5x nunca puede oscilar en el modo de retroalimentación de voltaje.

Lo que establece es una condición necesaria pero no suficiente.