Discussione:Oscillatore

L'oscillatore è composto da due parti: l'amplificatore e una rete di feedback. L'amplificatore ha una caratteristica non lineare, mentre la rete di feedback è lineare, reattiva e molto selettiva intorno alla frequenza di interessse. Per capire il funzionamento dell'oscillatore bisogna sapere che tutti gli amplificatori hanno una caratteristica non lineare approssimabile con una espansione in serie di potenze del tipo $Vo=a+bVi+cVi^{2}+dVi^{3}+...$ (dove Vi è la tensione di ingresso e Vo quella di uscita); questa non linearità genera delle armoniche (cioè segnali con frequenza multipla del segnale di ingresso) che riducono il guadagno dell'amplificatore all'aumentare del segnale di ingresso (si parla di compressione del guadagno). Inoltre bisogna sapere che tutti i transistor generano rumore di natura interna (rumore termico, shot, flicker..)dovuto alle proprietà fondamentali della materia. Detto ciò tornando all'oscillatore possiamo distinguere due fasi: lo Start-up e la stabilizzazione di ampiezza. Nello Start-up il rumore interno del transistor è filtrato dal risonatore e riportato in input, il guadagno ad anello aperto è maggiore di 1 (condizione di innesco) e si verifica un meccanismo rigenerativo; l'ampiezza dell'oscillazione incomincia a crescere con andamento esponeziale. (è un sistema instabile!). Continuando a crescere l'ampiezza del segnale in input all'amplificatore, si producono gli effetti non lineari detti sopra (generazione di armoniche, saturazione), questi determinano una diminuzione del guadagno, si ottiene così un livello stabile d'ampiezza quando il guadagno ad anello aperto è uguale ad 1. Questo è il comportamento dell'oscillatore, ma esiste un altro approccio per capirne il funzionamento: quello legato al concetto di resistenza negativa. Consideriamo un semplice circuito LC, cioè formato solo da un induttore e un condensatore. Prima di tutto carichiamo attraverso un alimentatore il condensatore, poi chiudiamo l'interruttore sull'induttore, (se l'interrutore fosse già chiuso l'induttore mi corto-circuiterebbe il condensatore), l'energia immagazzinata nel condensatore sotto forma di campo elettrico si trasforma in energia magnetica sull'induttore, poi di nuovo questa si convertirà in un campo elettrico nel condensatore; i due campi variano con una legge sinusoidale. Questo comportamento è simile al pendolo dove l'energia potenziale si trasforma in energia cinetica per poi tornare di nuovo ad energia potenziale. Nel caso ideale le oscillazioni rimarrebbero costanti, ma come per il pendolo abbiamo l'attrito, così nel caso degli oscillatori LC avremo delle perdite dovute alla resistenze parassite del circuito, questo determina uno smorzamento delle oscillazioni. Quindi le oscillazioni piano piano diminuiranno in ampiezza a causa dell'energia dissipata nelle resistenze. Per questo motivo aggiungiamo un transistor. Il transistor compensa queste perdite fornendo una quantità di energia pari a quella dissipata. Questa sorgente di energia può essere vista come una resistenza negativa. Quindi se consideriamo la rete di feedback formata dal parallelo di L C e Rp e colleghiamo il transistor, le condizioni per l'oscillazione saranno semplicemente che la conduttanza fornita del transistor sia minore della parte reale con segno meno della rete di feedback (naturalmente dovremo considerare anche la condizione di risonanza, cioè quando la parte immaginaria della rete di feedback è uguale a zero che determinerà la frequenza di oscillazione).

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