Um oscilador é um circuito projetado para gerar uma corrente alternada que pode ser de comparativamente baixa frequência ou de altíssima frequência, dependendo do projeto do oscilador.
Os osciladores são usados em transmissores de rádio para gerar ondas portadoras de RF, em receptores para produzir a frequência intermediária e em outros circuitos e sistemas nos quais é necessário desenvolver uma corrente alternada com uma frequência específica.
Teoria dos osciladores Fundamentalmente, um oscilador é composto de um circuito tanque LC, um transistor e um meio de realimentação para fornecer potência para substituir as perdas de sinal.
Analise o circuito tanque simples na Figura Abaixo.
Uma bateria é conectada com uma chave de duas direções a um capacitor C.
Quando a chave é colocada na posição 1, o capacitor se carrega até a tensão da bateria.
Se a chave é colocada na posição 2 em seguida, a bateria é desconectada do capacitor e o capacitor mantém sua carga.
Agora, quando a chave passa para a posição 3, o capacitor é conectado ao indutor L e se descarrega através da bobina de indutância.
Quando o capacitor começa a se descarregar, a corrente através de L acumula um campo magnético que induz uma tensão contrária em L. Isso desacelera a descarga de C.
Quando C fica quase descarregado, o campo em torno de L começa a sofrer um colapso, o que induz uma tensão que mantém a corrente fluindo.
Essa tensão induzida carrega o capacitor na direção contrária àquela na qual a bateria foi carregada originalmente.
Quando a carga do capacitor alcança uma tensão igual à tensão induzida em L, o fluxo de corrente para e o capacitor começa a se descarregar de volta através de L, com a corrente fluindo na direção contrária correta.
Essa ação será repetida continuamente, com a energia armazenada primeiro no capacitor e depois no campo da bobina de indutância.
O resultado é uma corrente alternada que se degenerará a zero devido às perdas ocorridas no circuito.
Se pudéssemos repor a pequena quantidade de energia perdida durante cada ciclo, poderíamos prolongar a geração de corrente alternada para sempre.
Os circuitos de osciladores devem conter alguma maneira de aplicar energia ao circuito tanque de modo a manter uma saída de energia e uma frequência constantes.
A operação de um oscilador pode ser comparada com a operação do pêndulo de um relógio, como ilustrado na Figura Abaixo.
Se o pêndulo é erguido até a posição da extrema direita e soltado, ele se desloca em uma direção até a posição central, onde alcança sua velocidade máxima, e então segue até a posição na extrema esquerda.
No final da oscilação, o movimento do pêndulo para e inverte sua direção, assim como uma corrente ca para e inverte sua direção; a seguir, o pêndulo oscila de volta para a direita, se acelerando até sua velocidade máxima e então desacelerando até alcançar a extrema direita.
O processo se repete.
Em um relógio, a mola principal dá potência ao pêndulo para manter uma frequência constante.
O pêndulo pararia com o tempo devido às perdas por fricção caso alguma potência não fosse adicionada ao sistema.
A Figura Abaixo ilustra um circuito oscilador simples. Se a SW é fechada, o transistor tem polarização direta e a corrente flui através de L2.
Nesse momento, a base do transistor é conectada à tensão positiva através de RB e o emissor é conectado ao negativo da bateria.
O fluxo de corrente através de L2 produz um campo magnético.
Esse campo magnético induz uma corrente em L1, carregando o circuito tanque.
O circuito tanque produz, então, uma corrente alternada entre L1 e C1.
Esse fluxo de corrente aplica uma tensão negativa à base do transistor por metade de cada ciclo.
Esse sinal negativo para a base polariza inversamente o circuito emissor-base do transistor e desliga o transistor.
O fluxo de corrente através do circuito emissor-coletor e L2 é, assim, pulsante.
O circuito é projetado para permitir a quantidade corrente de corrente pulsante através de L2 para manter uma frequência constante no circuito tanque.
A frequência exata do oscilador será uma função da indutância de L1 e L2, a capacitância de C1 e o fluxo de corrente através do transistor.
Atualmente, diversos tipos de osciladores diferentes estão em uso.
Os osciladores de Armstrong, Hartley e Colpitts são três tipos comuns.
Cada um desses osciladores contém uma variação do circuito tanque básico descrito anteriormente.
A Figura Abaixo mostra um circuito oscilador controlado por cristal.
Nesse circuito, o cristal substitui o circuito tanque empregado em outros osciladores e a realimentação é fornecida por meio do acoplamento capacitivo.
A amplitude máxima do sinal de RF é obtida quando o circuito de saída é sintonizado com a frequência do cristal