Encontré este diseño en internet. Es un oscilador de cambio de fase de 180 grados.
En realidad, es un oscilador de cambio de fase de 203 grados. Porque la frecuencia es de 6,5 kHz y la impedancia capacitiva es de 24485,37 ohmios. Entonces, el cambio de fase de cada etapa será de 67 grados, no de 60 grados.
El cambio de fase total de las tres etapas del filtro de paso alto es de 203 grados.
¿Está bien tener más de 180 grados de cambio de fase?
Si está bien, ¿cuál es el rango permitido? ¿Cómo sé el rango en el que oscila el circuito?
No, no es el oscilador de cambio de fase clásico. La resistencia del inv. la entrada a tierra no tiene sentido. Debe ser reemplazado por una resistencia en serie (en serie con la última C) para permitir una ganancia de aplicación. -29 (o un poco más grande).
(Por cierto: el enlace de Internet al que se hace referencia contiene más errores similares. No confíes ciegamente en las fuentes de Internet).
Sin embargo, el circuito puede oscilar según otro principio: el amplificador operacional funciona como un "diferenciador" inversor (contraparte de un integrador) con un cambio de fase, más o menos, constante de -90 grados. Ambas cadenas CR deben producir +90 grados a la frecuencia de oscilación deseada. Pero debe enfatizarse que un oscilador con bloques de paso bajo RC (en lugar de elementos de paso alto CR), junto con un integrador inversor, tiene propiedades mucho mejores (¡ruido!).
EDITAR: La frecuencia de oscilación es w=1/(RC*SQRT(3)) y el criterio de oscilación se cumple para Rfeedback=12*R .
EDIT2: Aquí está la ganancia del bucle:
T(s)=s³R²RfC²/(1+s*4RC+s²*3R²C²) ; Rf = resistencia de retroalimentación.
Al configurar s=jw, encuentra la frecuencia de oscilación para T(s)=real (lo que significa: el denominador debe ser imaginario, porque el numerador es imag.).
EDIT3: En general, hay 4 tipos diferentes de osciladores de cambio de fase:
Se ha comprobado que las dos últimas alternativas son las mejores.
Las otras dos respuestas son correctas, pero puede encontrar los números instructivos.
Empecemos por la salida del condensador de la derecha. Alimenta una carga de muy alta impedancia y el cambio de fase a través de la tapa es, como sugieres, de unos 67 grados (67,8, en realidad).
La siguiente tapa a la izquierda es un poco diferente. Su salida alimenta la red CR que acabamos de mencionar, y esto afecta el cambio de fase. Su cambio de fase será de 56,3 grados.
La tapa de la izquierda es como la del medio, pero aún más, ya que tiene 2 secciones RC cargando la salida, aunque la sección de la derecha no tiene mucho efecto añadido. El cambio de fase a través de este límite es de 55,8 grados.
El cambio de fase total a través de las 3 tapas es entonces
Entonces, la fórmula dada en el enlace funciona, y su preocupación fue infundada. Su cálculo de impedancia fue correcto, pero no tuvo en cuenta la complejidad de una red de varias etapas. El sitio web que vinculó lo hizo.
EDITAR - Una ligera corrección. "El sitio web que vinculó lo hizo". es sólo parcialmente correcta. Los cálculos generales del cambio de fase se realizaron correctamente, pero la ilustración fue descuidada. Esto probablemente se deba a que el autor de la página web nunca calculó los cambios de fase, sino que dependió de las fórmulas. Probablemente simplemente dio por sentado que los cambios de fase individuales eran iguales, que es el punto de partida para los cálculos. Trabajo descuidado, pero este tipo de cosas es bastante común para la información presentada para principiantes. Es posible que el autor supiera que los cambios de fase son diferentes, pero sintió que agregar esto complicaría demasiado los principios. El término técnico para este tipo de exposición didáctica es "Mentiras a los niños".
Tiene razón en que el cambio de fase de una sola etapa RC que usa 1nF y 10kΩ es 67 ° a 6.5kHz.
Si observa la misma página a la que se vinculó, notará una fórmula que da el resultado correcto:
Creo que su pregunta es equivalente a preguntar por qué la fórmula anterior no es simplemente
La razón es que cuando conecta en cascada más de 1 etapa RC, la impedancia de las siguientes etapas carga la etapa anterior . La fórmula de retraso de fase simple solo se aplica cuando se maneja una alta impedancia (por ejemplo, una entrada de amplificador operacional). No resolveré las matemáticas, pero podría comenzar con la fórmula en el artículo del oscilador de cambio de fase de Wikipedia .
Sí, está bien diseñado.
Los valores teóricos reales son irrelevantes, puede calcular un Zc de 24485,37 ohmios, pero dado que los condensadores y las resistencias típicos tienen una tolerancia del 5% en su valor, ser tan preciso no tiene sentido .
La topología de diseño del circuito se asegurará de que oscile. Seguro que no exactamente a los 6,5 kHz que calculó, sino a la frecuencia donde el cambio de fase total (excluyendo opamp) es de 180 grados porque eso es lo que lo hace oscilar.
No puede ser un oscilador de cambio de fase de 203°.
No importa qué valores de R y C tenga, siempre permanecerá como un oscilador de cambio de fase de 180°.
Si el valor de la frecuencia no da como resultado un cambio de fase de 180° para los valores dados de Rs y Cs, entonces no es el valor del cambio de fase el que está mal, sino la frecuencia. El 180° determina la frecuencia. No es la frecuencia la que determina el cambio de fase.
Supongo que el valor de 6,5 kHz es solo una aproximación.
De acuerdo con el criterio de estabilidad de Barkhausen, si un amplificador con realimentación positiva oscila estable, el cambio de fase es siempre de 360° (o un múltiplo).
En este circuito, 180° ya son aportados por el amplificador inversor, de modo que 360° - 180° = 180° necesariamente tienen que ser aportados por la red RC triple.
Jorge Herold