Oscillatori sinusoidali RIEPILOGO Oscillatori sinusoidali SUMMARY Sinusoidal oscillators

Reazione positiva La reazione positiva è considerata, nei sistemi amplificatori, un evento non voluto, che è necessario evitare per non avere oscillazioni o inneschi indesiderati (instabilità). A positive reaction is considered, in the systems amplifiers, an event is not wanted, that it is necessary to avoid for not having an oscillation or unwanted triggers (instability).

Disturbi In un amplificatore sono sempre presenti, oltre al segnale utile, dei segnali indesiderati di carattere aleatorio denominati genericamente disturbi. In an amplifier are always present, in addition to the useful signal, the unwanted signals of random nature referred to generically noises.

Oscillatore Un oscillatore è un dispositivo in grado di generare un segnale variabile nel tempo con legge periodica: esso effettua una conversione di potenza, da potenza in corrente continua (fornita dall’alimentazione) a potenza in corrente alternata inviata al carico, senza richiedere un segnale esterno. An oscillator is a device capable of generating a signal varying in time with the periodic law: it performs a power conversion from d.c. (delivered from the mains) to a.c. (sent to the load), without requiring an external signal.

Struttura di un oscillatore La struttura più usata di un oscillatore, in cui è sfruttato il principio della reazione positiva, è costituita da un amplificatore A e da una rete di reazione β passiva e selettiva con la frequenza (ad esempio quella di risonanza f0 di un circuito parallelo L-C). The most commonly used structure of an oscillator, in which is used the principle of the reaction is positive, it consists of an amplifier A and by a network of reaction β passive and selective with the frequency (for example, the resonance f0 of a parallel L-C circuit).

Guadagno di anello Se lo sfasamento lungo l’anello chiuso di reazione è nullo, e il guadagno di anello per un determinato valore di frequenza f0 è uguale a 1, l’oscillatore produce in uscita un segnale sinusoidale di frequenza f0 in grado di auto sostenersi. If the phase shift along the closed loop response is zero, and the loop gain for a given value of frequency f0 is equal to 1, the oscillator produce in output a sinusoidal signal of frequency f0 capable of self sustaining.

Criterio di Barkhausen La condizione βA = 1 prende il nome di criterio di Barkhausen o condizione d’oscillazione. The condition βA = 1 is called the Barkhausen criterion or condition of oscillation.

Principio della reazione positiva Gli oscillatori basano il loro funzionamento sul principio della reazione positiva e forniscono un segnale d’uscita in assenza di segnale d’ingresso. The oscillators base their operation on the principle of positive reaction and provide an output signal in the absence of the input signal.

Ampiezza dell’oscillazione L’ampiezza dell’oscillazione si stabilizza a quel valore per cui il guadagno è appena sufficiente a mantenere l’oscillazione stessa. The amplitude of the oscillation stabilizes to the value for which the gain is just enough to keep the oscillation itself.

Oscillatori a bassa, alta o radio frequenza Tutti gli oscillatori devono contenere almeno due elementi reattivi, o di un sol tipo (preferibilmente capacità), oppure di tipo diverso (induttanza e capacità). A seconda del valore della frequenza del segnale sinusoidale prodotto, essi possono essere suddivisi in due categorie: oscillatori in bassa frequenza (BF) e oscillatori in alta o radio frequenza (AF o RF). All oscillators must contain at least two reactive elements, or of a single type (preferably capacity), or of a different type (inductance and capacitance). Depending on the value of the frequency of the sinusoidal signal produced, they can be divided into two categories: oscillators in low frequency (BF) and oscillators in high or radio frequency (AF or RF).

Oscillatore a ponte di Wien L’oscillatore a ponte di Wien è impiegato con ottimi risultati nel campo audio e della strumentazione per la sua buona stabilità in frequenza e bassissima distorsione del segnale sinusoidale prodotto. The Wien’s bridge oscillator is used with excellent results in the field of audio and instrumentation for its good frequency stability and low distortion of the sinusoidal signal product.

Oscillatore a ponte di Wien In un oscillatore a ponte di Wien è presente sia una reazione negativa, che determina l’amplificazione, sia una positiva che produce l’oscillazione. In a Wien’s bridge oscillator is present in both a negative reaction, which determines the amplification, both a positive reaction that produces the oscillation.

Oscillatore a sfasamento L’oscillatore a sfasamento è semplice ed economico ma possiede una limitata stabilità in frequenza; è costituito da una rete di reazione di tipo RC (o più raramente LC) collegata tra l’uscita e l’ingresso invertente di un amplificatore operazionale. The phase shift oscillator is simple and cheap but has a limited stability in frequency; it consists of a network of reaction of type RC (or more rarely LC) connected between the output and the inverting input of an operational amplifier.

Oscillatore con rete a doppia T Un oscillatore con rete a doppia T è un oscillatore che utilizza una rete RC, costituita da due filtri uno passa-basso e l’altro passa-alto, collegata tra l’uscita e l’ingresso invertente di un amplificatore operazionale. An oscillator with dual T network is an oscillator which uses an RC network, consisting of two filters, one low-pass and the other high-pass, connected between the output and the inverting input of a operational amplifier.

Generatori di segnali Per la generazione di segnali d’alta frequenza sono spesso impiegati come amplificatori dei transistor (BJT e JFET) sotto forma discreta collegati con un anello di reazione positiva costituito da elementi LC (induttanza capacità); dispositivi così realizzati sono comunemente conosciuti come oscillatori LC. For the generation of high frequency signals are often used as amplifiers of the transistors (BJT and JFET) in discrete form connected with a positive reaction loop consisting of elements LC (inductance capacitance); devices so made are commonly known as LC oscillators.

Amplificatore a emettitore comune In un amplificatore a emettitore comune con carico resistivo il segnale d’uscita a centro banda è in opposizione di fase (180°) rispetto a quello d’ingresso. In a common-emitter amplifier with resistive load, the output signal at the center band is in phase opposition (180°) with respect the input signal.

Trasformatore Un trasformatore è un dispositivo in cui la tensione d’uscita (o del secondario) è correlata a quella d’ingresso (o del primario) in ampiezza e fase. La tensione d’uscita può essere sia in fase che in opposizione di fase rispetto a quella d’ingresso a seconda del verso relativo in cui i due avvolgimenti sono avvolti. A transformer is a device in which the output voltage (or secondary) is related to the input (or primary) in amplitude and phase. The output voltage can be both in phase and both in phase opposition with respect to the input depending of the verse with which the two windings are wound.

Oscillatore a Frequenza Variabile Gli oscillatori che permettono di variare la frequenza agendo su un condensatore a capacità variabile (o compensatore) posto in parallelo alla bobina sono conosciuti come VFO (Oscillatore a Frequenza Variabile). The oscillators that allow you to vary the frequency by adjusting a variable capacity condenser (or compensator) placed in parallel to the coil are known as VFO (Variable Frequency Oscillator).

Stadio oscillatore Nella realizzazione di uno stadio oscillatore è necessario scegliere dei transistor con una frequenza di taglio sempre maggiore di quella del segnale che si desidera generare e con un guadagno molto maggiore di 1. In the costruction of an oscillator stage is necessary to choose the transistor with a cutoff frequency always greater than that of the signal that you want to generate and with a much higher gain of 1.

Oscillatore di Colpitts L’oscillatore di Colpitts utilizza come elemento attivo un BJT, o un JFET, e una rete di reazione positiva di tipo LC. In questo modo si consente il passaggio della sola frequenza d’oscillazione che coincide all’incirca con quella f0 di risonanza del circuito LC. The Colpitts’s oscillator using a BJT as the active element, or a JFET, and a positive reaction network of type LC. In this mode it allows the passage of only the oscillation frequency f0 which coincides approximately with that of resonance of the LC circuit.

Oscillatore Amstrong L’oscillatore Amstrong deriva da quello Hartley in cui però i due elementi induttivi, che fanno parte della rete di reazione, sono sostituiti dagli avvolgimenti primario e secondario di un trasformatore. Questo tipo d’oscillatore è raramente utilizzato a causa dell’ingombro e del costo del trasformatore. The Amstrong’s oscillator derives from that of Hartley in which however the two inductive elements, which are part of the network of reaction, are replaced by the windings primary and secondary of a transformer. This type of oscillator is rarely used due to the bulkiness and the cost of the transformer.

Potenza dell’ordine dei milliwatt Poiché un oscillatore produce segnali di una potenza dell’ordine dei milliwatt, per poterla aumentare si ricorre solitamente a uno o più stadi di potenza opportunamente collegati alla sua uscita. Since an oscillator produces signals of a power of the order of milliwatts, for increase it, are usually utilized one or more power stages suitably connected to its output.

Oscillatori a quarzo I dispositivi in grado di fornire una frequenza molto stabile e precisa utilizzano un cristallo piezoelettrico inserito nell’anello di reazione. Poiché il cristallo piezoelettrico più comune e più utilizzato è il quarzo, questi oscillatori sono detti semplicemente “oscillatori a quarzo”. The devices can provide a very stable and precise frequency using a piezoelectric crystal inserted in the feedback loop. Since the piezoelectric crystal most common and most used is the quartz, these oscillators are called simply “quartz oscillators”.

Cristallo di quarzo Un cristallo di quarzo mantiene le sue caratteristiche molto stabili rispetto al tempo e alla temperatura. Sul contenitore metallico d’ogni quarzo è sempre riportata la sua frequenza di lavoro espressa in MHz o kHz. A quartz crystal maintains its characteristics very stable respect to time and the temperature. On the package of each quartz is always reported its working frequency expressed in kHz or MHz.