Hoy hablaremos de los osciladores. Antes de entrar en materia
puede ser interesante exponer algunas de las utilidades de estos
circuitos, así como de cuál es su funcionamiento básico.
Como ves sus aplicaciones son muchas y hoy en día muy
importantes, así pues, comencemos.
La manera más sencilla de entender un circuito oscilador es a
partir de un circuito LC, es decir, un circuito con una bobina y un
condensador en paralelo alimentado por una pila.
Imagen 45: Circuito oscilante LC.
Fuente: Elaboración propia.
Como puedes deducir, en la posición que indica la figura superior,
la corriente pasará por el condensador hasta que se complete su
carga. Llegado este punto, actuamos sobre el conmutador
cambiando su posición (imagen inferior), por lo que el
condensador se descargará sobre la bobina. A medida que
comienza la descarga sobre la bobina, en ésta se producirá una
tensión por efecto de la autoinducción, opuesta a la causa que la
origina y a medida que ésta va aumentando, la corriente que la
recorre irá disminuyendo.
Imagen 46: Circuito oscilante LC.
Fuente: Elaboración propia.
Llegará un momento en que al descargarse el condensador
comenzará la descarga de la bobina sobre aquel, pues el
conmutador sigue en la posición que lo habíamos dejado.
Imagen 47: Circuito oscilante LC.
Fuente: Elaboración propia.
Una vez finalizada la carga del condensador, la tensión en la
bobina habrá desaparecido, momento en que comenzará un
nuevo ciclo de descarga del condensador sobre la bobina.
Si tratamos de representar como han ido cambiando los valores
de la corriente por el circuito y cómo han evolucionado las
tensiones en condensador y bobina observaremos que:
Imagen 48: Representación senoidal de i, Vc y Vl en un circuito oscilante LC.
Fuente: Elaboración propia.
La corriente ha ido oscilando del condensador a la bobina hasta
anularse y viceversa, de la bobina al condensador. Lo mismo ha
ocurrido con las tensiones en C y L, con la particularidad ya
conocida de que existe un desfase entre la corriente y la tensión,
de manera que la tensión en el condensador va retrasada con
respecto a la intensidad y en la bobina la tensión se adelanta con
respecto a la corriente, tal y como queda reflejado en la
representación vectorial de la imagen superior. Es evidente pues,
que estamos ante una oscilación eléctrica y de ahí el nombre a
estos circuitos.
No hemos dicho al principio de nuestra exposición, que lo que
hemos analizado se trata de un circuito ideal, de modo que la
bobina carece de resistencia óhmmica; esto en la práctica no
ocurre, pues por pequeño que sea, su valor resistivo está ahí y
eso supone que en cada ciclo de carga y descarga del
condensador, parte de la energía eléctrica se disipa en forma de
calor, por lo que la tensión va disminuyendo paulatinamente,
amortiguando el efecto descrito; tal y como puede apreciarse en
la imagen inferior. De otra manera significaría que con una sola
carga de nuestro condensador, conseguiríamos un ciclo perpetuo
entre los dos elementos y eso es imposible. De hecho, para que el
ciclo se repita permanentemente, necesitamos el aporte constante
de una fuente de alimentación que compense las pérdidas de
energía de la bobina.
Imagen 49: Amortiguación de la onda senoidal en un circuito oscilante LC.
Fuente: Elaboración propia.
Si queremos conocer la frecuencia de oscilación del circuito que
acabamos de describir, en el que la resistencia óhmica es nula,
tenemos que recordar el concepto de resonancia.