1.) necesitas entender lo que es una oscilación,
2.) cómo generar uno y oscilación usando retroalimentación
3.) cómo suavizar una oscilación para que solo salga el armónico primario (es decir, la onda sinusoidal).
Parte # 1 ¿Qué es la oscilación?
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Las oscilaciones ocurren en muchas formas en la naturaleza, como cualquier onda es en realidad una oscilación. Normalmente estas ondas están intercambiando energía de una forma a otra (como energía potencial a energía cinética y viceversa). En los circuitos eléctricos, la energía puede intercambiarse entre inductores y condensadores, pero al igual que en los sistemas mecánicos hay resistencia, los sistemas eléctricos tienen resistencia que tiende a disipar las ondas. Entonces, para mantenerlos en funcionamiento, debe seguir agregando poder para superar estas pérdidas.
Estoy tratando de evitar una explicación puramente heurística y me veo obligado a invocar al menos ecuaciones diferenciales. Si recuerdas, cada vez que tienes raíces imaginarias como el coeficiente de una ecuación diferencial homogénea (no forzada), significa que una onda sinusoidal es la solución. También significa que necesita al menos dos raíces y dos derivados o integrales involucrados. Cada uno de estos representa uno de los estados de almacenamiento de energía mencionados anteriormente.
Entonces, para crear una oscilación, necesita dos estados y suficiente energía aplicada para superar cualquier pérdida (idealmente, minimiza estas pérdidas).
Parte # 2 ¿Cómo se usa la retroalimentación para crear oscilación?
Hace mucho tiempo, algunos tipos llamados Nyquist, Routh y Hurwitz descubrieron que si creas un circuito cerrado donde cuando algo está en su punto máximo, lo empujas en la dirección opuesta a la que se construiría la oscilación. Si imagina un juego de columpios, esto significa que solo empuja cuando el columpio regresa a usted sin necesidad de empujar en ningún otro momento.
De hecho, si empujas cuando viene hacia ti, entonces lo reducirás y se balanceará menos. Estos pequeños impulsos son lo que se llama 180 grados fuera de fase y causan oscilación, pero, por supuesto, los impulsos deben sincronizarse correctamente en función de lo que está tratando de hacer oscilar.
básicamente, las miradas de retroalimentación se construyen con este cambio de fase de 180 grados incorporado y obtienes oscilaciones.
Parte # 3
Esto es realmente lo más simple, una vez que un circuito eléctrico oscila, quiere correr de un riel de voltaje al otro y simplemente continuar de un lado a otro. Sin embargo, puede suavizar esa explosión usando condensadores e inductores que solo desean oscilar como una onda sinusoidal. En otras palabras, si se presionan, irán de riel a riel, pero sus inclinaciones naturales en el n. ° 1 anterior son simplemente seguir una onda sinusoidal.
En el oscilador, encontrará que un amplificador operacional es realmente un integrador con 90 grados de desplazamiento de fase debido a este ancho de banda finito. Si agrega algo más a la salida que está sintonizada para oscilar como una onda, agrega los 90 grados adicionales y oscilaré y suavizaré para generar la onda sinusoidal suave.
Los ME / EE notarán que expliqué esto sin mencionar un diagrama de bode, polos del plano S, margen de fase o teoría de la estabilidad :).
