Oscillatori LC.
L’oscillatore LC è un tipo di oscillatore in cui un circuito serbatoio LC (induttore-capacitore) viene utilizzato per dare il feedback positivo necessario per sostenere le oscillazioni. Il circuito a serbatoio LC è anche definito come circuito risonante LC o circuito accordato LC. Secondo il criterio di Barkhausen per le oscillazioni sostenute, un circuito sosterrà oscillazioni stabili solo per frequenze alle quali il guadagno di loop del sistema è uguale o maggiore di 1 e lo spostamento di fase tra ingresso e uscita è 0 o un multiplo integrale di 2π. Gli oscillatori LC possono essere realizzati utilizzando BJT, FET, MOSFET, opamp ecc. Le applicazioni tipiche degli oscillatori LC includono generatori di segnali RF, mixer di frequenza, sintonizzatori, generatori di onde sinusoidali, modulatori RF ecc. Prima di entrare nel dettaglio degli oscillatori LC diamo un’occhiata al circuito serbatoio LC.
Circuito serbatoio LC.
Anche se il circuito serbatoio originale significa un condensatore e un induttore collegati in parallelo, l’interruttore e una sorgente di tensione sono inclusi nel circuito per facilità di spiegazione. Inizialmente si suppone che l’interruttore S sia in posizione 1. Il cacpacitore sarà caricato ad una tensione V che è la fonte di tensione. Supponiamo che l’interruttore sia spostato in posizione 2 come mostrato nella figura sottostante.
Il condensatore C inizierà a scaricarsi attraverso l’induttore L. La tensione attraverso il condensatore inizierà a diminuire e la corrente attraverso l’induttore inizia ad aumentare. La corrente crescente crea un campo elettromagnetico intorno alla bobina e quando il condensatore è completamente scaricato l’energia elettrostatica memorizzata nel condensatore sarà completamente trasferita nella bobina come campo elettromagnetico. Senza più energia nel condensatore per sostenere la corrente attraverso la bobina, il campo intorno alla bobina inizia a cadere e la corrente attraverso la bobina tende a diminuire. A causa dell’induzione elettromagnetica l’induttore genererà un back emf pari a L(di/dt) per opporsi al cambiamento di corrente. Questo back emf inizierà a caricare nuovamente il condensatore.
Quando il condensatore è completamente carico, l’energia una volta immagazzinata nell’induttore come campo elettro-magnetico sarà trasferita al condensatore come campo elettrostatico. Poi il condensatore inizia a scaricarsi di nuovo e il ciclo si ripete. Questo trasferimento ciclico di energia tra il condensatore e l’induttore è la ragione dietro la produzione di oscillazioni nel circuito del serbatoio.
Se vengono usati un condensatore e un induttore ideali, queste oscillazioni si mantengono fino alla fine del tempo. Ma nel caso pratico l’induttore avrà una certa resistenza ohmica e il condensatore avrà una certa quantità di perdite. Queste imperfezioni sprecheranno una certa quantità di energia tra i cicli con conseguente perdita di ampiezza passo dopo passo e alla fine le oscillazioni si estingueranno. Questo decadimento graduale dell’ampiezza che tende alla morte di un’oscillazione è chiamato smorzamento. Le oscillazioni prodotte in un circuito serbatoio LC smorzato avranno l’aspetto mostrato nella figura seguente.
In un oscillatore LC pratico, oltre al criterio di Barkahusen ci deve essere qualche mezzo per compensare l’energia persa nel circuito serbatoio. L’applicazione di elementi attivi come BJT, FET, opamp ecc. nell’oscillatore LC è un modo per soddisfare tutti questi requisiti. L’elemento attivo in un circuito oscillatore LC ha tre lavori essenziali.
- Per dare il guadagno necessario.
- Aiutare a raggiungere le condizioni di feedback positivo richieste.
- Compensare l’energia persa nel circuito serbatoio.
Oscillatori LC e tipi.
Oscillatore a collettore accordato.
L’oscillatore a collettore accordato può essere detto il tipo base di oscillatori LC. Qui un trasformatore e un condensatore collegati in parallelo attraverso il circuito del collettore dell’oscillatore. Il primario del trasformatore e il condensatore formano il circuito serbatoio essenziale. Il secondario del trasformatore rimanda una frazione delle oscillazioni prodotte nel circuito serbatoio alla base del transistor. Lo schema del circuito di un tipico oscillatore a collettore accordato è mostrato nella figura seguente.
Oscillatore a base accordata.
L’oscillatore a base accordata è un tipo di oscillatore a transistor LC in cui il circuito accordato è posto tra la base e la massa del transistor. La bobina primaria di un trasformatore e un condensatore formano il circuito accordato. La bobina secondaria del trasformatore è usata per il feedback. Lo schema del circuito di un oscillatore a base accordata è riportato nella figura seguente.
Oscillatore Hartley.
Oscillatore Colpitts.
Oscillatore Clapp.
