Oscilador Bubba: último filtro no almacenado en búfer

Digamos que tenemos el siguiente circuito de un Oscilador Bubbaingrese la descripción de la imagen aquí

El propósito de los cuatro filtros de paso bajo es lograr un cambio de fase de 45 grados en la frecuencia de oscilación. Mientras tanto, los tres amplificadores operacionales utilizados (excluyendo el primero que implementa un amplificador en configuración inversora) funcionan como amortiguadores para que cada etapa del filtro no cargue a las otras y las haga independientes. Mi pregunta es, ¿por qué no agregamos otro amplificador operacional después del último filtro de paso bajo en la esquina inferior izquierda? ¿La fuga de carga en el amplificador no afecta el funcionamiento del último filtro?

Gracias por cualquier respuesta de antemano!

Respuestas (2)

Tienes razón: RG afecta el paso bajo al que está conectado. En particular, aumenta ligeramente su frecuencia de corte (ya que RG efectivamente va a tierra) y también disminuye la amplitud de la señal en una pequeña cantidad. Este último efecto es irrelevante ya que es compensado por el amplificador.

Sin embargo, el cambio en la frecuencia de corte es bastante real. Sin embargo, esto tampoco importa en la práctica: las tolerancias de los capacitores del mundo real son mucho mayores que el pequeño cambio en la frecuencia de oscilación causado por RG. R/RG es aproximadamente 0,03, por lo que la frecuencia de corte de ese paso bajo inferior izquierdo aumenta en un 3%. Los condensadores típicos tienen una tolerancia del 10 % o incluso del 20 %. Los más caros pueden reducirlo al 5% o incluso al 1%. Tendrá que recortar este circuito en cualquier caso si desea una frecuencia precisa, razón por la cual el pequeño error introducido por RG es aceptable.

Esta es también la razón por la que RG y RF son tan grandes en comparación con las otras resistencias: mantiene baja su influencia en la respuesta de frecuencia.

Dado que los OpAmps generalmente vienen en paquetes de cuatro, agregar otra etapa de búfer significaría que duplicaría la cantidad de chips en el diseño para una mejora insignificante en el rendimiento que incluso podría ser completamente anulada por las tolerancias de los componentes. Simplemente no vale la pena el chip adicional.

Si no desea ningún error sin etapas de búfer adicionales, también puede establecer RG=2R y reemplazar la resistencia en el paso bajo inferior izquierdo con RG. De esa forma, el equivalente de Thevenin de las resistencias en ese paso bajo es exactamente R y la respuesta de frecuencia de los cuatro pasos bajos en el oscilador será idéntica. Sin embargo, tendrá que aumentar la ganancia del amplificador inversor para tener en cuenta la atenuación adicional causada por la reducción de RG.

@AnastassisKapetanakis Si la cuadratura es lo que desea, es mejor que use un SOGI ; solo necesitarás tres amplificadores operacionales.

La carga del filtro más a la izquierda causada por Rg cambia la frecuencia del desfase de 45 grados en aproximadamente 1/36 parte. Eso se compensa con el cambio de frecuencia de oscilación, de modo que el cambio de fase total en los filtros sigue siendo de 180 grados. Hay otros 3 filtros que juntos tienen 3 cambios de fase más pronunciados frente a la dependencia de la frecuencia que el más a la izquierda, por lo que la frecuencia de oscilación cambiaría mucho menos, alrededor del 0,5%. Las tolerancias de los componentes causarían mucho más, por lo que bien se puede ignorar el efecto de carga. además de que 4 opamps están disponibles como un IC, 5 necesitan un IC más.