Los circuitos osciladores electrónicos lineales , que generan una señal de salida sinusoidal , están compuestos por un amplificador y un elemento selectivo de frecuencia , un filtro . Un circuito de oscilador lineal que utiliza una red RC , una combinación de resistencias y condensadores , para su parte selectiva de frecuencia se denomina oscilador RC .
Los osciladores RC son un tipo de oscilador de retroalimentación ; consisten en un dispositivo amplificador, un transistor , un tubo de vacío o un amplificador operacional , con parte de su energía de salida retroalimentada a su entrada a través de una red de resistencias y condensadores , una red RC , para lograr una retroalimentación positiva , lo que hace que genere un voltaje sinusoidal oscilante. [1] [2] [3] Se utilizan para producir frecuencias más bajas , principalmente frecuencias de audio , en aplicaciones tales como generadores de señales de audio e instrumentos musicales electrónicos.[4] [5] En frecuencias de radio , se usa otro tipo de oscilador de retroalimentación, el oscilador LC, pero en frecuencias por debajo de 100 kHz, el tamaño de los inductores y capacitores necesarios para el oscilador LC se vuelve engorroso, y se usan osciladores RC en su lugar. [6] Su falta de inductores voluminosos también los hace más fáciles de integrar en dispositivos microelectrónicos. Dado que la frecuencia del oscilador está determinada por el valor de las resistencias y los condensadores, que varían con la temperatura, los osciladores RC no tienen una estabilidad de frecuencia tan buena como los osciladores de cristal .
La frecuencia de oscilación está determinada por el criterio de Barkhausen , que dice que el circuito solo oscilará a frecuencias para las cuales el cambio de fase alrededor del bucle de retroalimentación sea igual a 360° (2π radianes) o un múltiplo de 360°, y la ganancia del bucle (la amplificación alrededor del circuito de retroalimentación) es igual a uno. [7] [1] El propósito de la red RC de retroalimentación es proporcionar el cambio de fase correcto a la frecuencia de oscilación deseada para que el bucle tenga un cambio de fase de 360°, de modo que la onda sinusoidal , después de pasar por el bucle, estará en fase con la onda sinusoidal al principio y reforzarla, lo que da como resultado una retroalimentación positiva. [6] El amplificador proporciona ganancia para compensar la pérdida de energía cuando la señal pasa a través de la red de retroalimentación, para crear oscilaciones sostenidas. Siempre que la ganancia del amplificador sea lo suficientemente alta como para que la ganancia total alrededor del bucle sea la unidad o mayor, el circuito generalmente oscilará.
En los circuitos de oscilador RC que utilizan un solo dispositivo amplificador inversor, como un transistor, una válvula o un amplificador operacional con la retroalimentación aplicada a la entrada inversora, el amplificador proporciona 180° del cambio de fase, por lo que la red RC debe proporcionar el otro. 180°. [6] Dado que cada condensador puede proporcionar un máximo de 90° de cambio de fase, los osciladores RC requieren al menos dos condensadores de determinación de frecuencia en el circuito (dos polos ), y la mayoría tiene tres o más, [1] con un número comparable de resistencias
Esto hace que sintonizar el circuito a diferentes frecuencias sea más difícil que en otros tipos, como el oscilador LC, en el que la frecuencia está determinada por un solo circuito LC, por lo que solo se debe variar un elemento. Aunque la frecuencia se puede variar en un rango pequeño ajustando un solo elemento de circuito, para sintonizar un oscilador RC en un rango amplio, se deben variar dos o más resistencias o capacitores al unísono, lo que requiere que se agrupen mecánicamente en el mismo eje. [2] [8] La frecuencia de oscilación es proporcional a la inversa de la capacitancia o resistencia, mientras que en un oscilador LC la frecuencia es proporcional a la inversa de la raíz cuadrada de la capacitancia o inductancia. [9]Por lo tanto, un rango de frecuencia mucho más amplio puede cubrirse con un capacitor variable dado en un oscilador RC. Por ejemplo, un capacitor variable que se puede variar en un rango de capacitancia de 9:1 le dará a un oscilador RC un rango de frecuencia de 9:1, pero en un oscilador LC solo le dará un rango de 3:1.