Generalitati despre oscilatoare armonice

Oscilatorul armonic este un circuit electronic care genereaza un semnal de forma sinusoidala

, (1)

la bornele unei rezistente de sarcina R_L .

Oscilatorul, contine dispozitive electronice active capabile sa transforme puterea de curent continuu, absorbita de la sursa de alimentare in curent continuu, in putere de curent alternativ cedata sarcinii:

(2)

Pentru a intelege mai bine fenomenele care au loc in oscilator trebuie mentionat faptul ca, de regula, oscilatoarele sunt circuite cu reactie pozitiva. De aceea, sa consideram amplificatorul cu reactie pozitiva din figura 1, caruia ii este aplicat la intrare un semnal alternativ. Acest semnal poate fi, dupa caz, tensiune sau curent. Amplificarea totala a amplificatorului cu reactie pozitiva este:

(3)

Figura 1. Schema de principiu a unui amplificator cu reactie pozitiva

În relatia (3) a este amplificarea amplificatorului de baza, considerat ideal, iar β este factorul de transfer al retelei de reactie, considerata la randul ei tot ideala.

Circuitul din figura 1 devine un oscilator, daca indepartand semnalul de excitatie (adica ), obtinem totusi un semnal de iesire X₂ nenul. Aceasta conditie poate fi exprimata matematic in felul urmator:

(4)

Relatia reprezinta conditia de oscilatie a unui amplificator cu reactie pozitiva si poarta numele de relatia lui Barkhausen Acest circuit genereaza un semnal sinusoidal deoarece semnalul sinusoidal este singurul semnal care isi reproduce forma dupa parcurgerea unui circuit cu elemente reactive.

Punand in evidenta modulul si faza performantelor a si β

, (5)

relatia lui Barkhausen devine echivalenta cu doua conditii reale:

(1) conditia de amplitudine

(6)

(2) conditia de faza

(7)

În multe situatii practice, amplificatorul de baza are o amplificare care, la frecventa de oscilatie, o putem presupune un  numar real. În aceste conditii, faza amplificarii este 0 sau π, iar conditia de faza (7) devine

, (8)

determinand frecventa de oscilatie a circuitului, ω_osc.

În concluzie, in acest caz, reteaua de reactie este aceea care determina marimea si stabilitatea frecventei de oscilatie, precum si posibilitatea reglajului acesteia intr-o anumita banda.

Oscilatoarele armonice de tip amplificator cu reactie pozitiva se pot clasifica astfel:

(a) dupa natura retelei de reactie in

- oscilatoare RC (reteaua de reactie contine rezistente si capacitati);

- oscilatoare LC (reteaua de reactie contine inductante si capacitati);

(b) dupa gama de frecventa pe care o acopera in

- oscilatoare de audiofrecventa, cu frecvente cuprinse intre cativa Hz pana la sute de kHz, desi folosirea termenului "audio" pentru frecvente ce depasesc 20kHz este improprie;

- oscilatoare de radiofrecventa, cu frecvente cuprinse intre sute de kHz pana la 1GHz);

- oscilatoare de microunde, cu frecvente de peste 1 GHz);

(c) dupa dispozitivele active pe care le contin in:

- oscilatoare cu tranzistoare bipolare;

- oscilatoare cu tranzistoare cu efect de camp.

Observatii

De regula, oscilatoarele de audiofrecventa sunt de tip RC, iar cele de radiofrecventa de tip LC.

Nu toate oscilatoarele sunt de tip amplificator cu reactie pozitiva. O alta categorie o formeaza oscilatoarele cu dispozitive cu rezistenta negativa. Un dispozitiv cu rezistenta negativa, polarizat convenabil in curent continuu, daca este plasat intr-un circuit rezonant, poate autooscila neamortizat daca rezistenta negativa a acestuia compenseaza pierderile din circuit.