Cómo funcionan los osciladores Electrónicos

Como funciona un oscilador electrónico ? 

Un oscilador electrónico es, en esencia, un sistema que convierte energía continua (DC) en una señal periódica sin necesidad de una entrada externa variable. Su principio fundamental se basa en la realimentación positiva: una parte de la señal de salida se devuelve a la entrada con la fase y amplitud adecuadas para sostener la oscilación. Cuando se cumplen las condiciones del criterio de Barkhausen (ganancia de lazo igual a uno y desfase total de 0° o múltiplos de 360°), el circuito deja de comportarse como un simple amplificador y comienza a generar una señal estable por sí mismo. Así, lo que inicialmente podría ser solo ruido térmico interno termina amplificándose selectivamente hasta formar una onda periódica definida.

Existen múltiples configuraciones para implementar este fenómeno, dependiendo del tipo de red de realimentación que determine la frecuencia. En los osciladores RC, como el clásico Oscilador de puente de Wien, la frecuencia depende de resistencias y condensadores, siendo comunes en rangos de audio. En cambio, los osciladores LC emplean un circuito tanque formado por una bobina y un condensador para producir oscilaciones de mayor frecuencia, típicas en radiofrecuencia. También están los osciladores de cristal, donde un resonador piezoeléctrico como el Cristal de cuarzo proporciona una frecuencia extremadamente estable gracias a sus propiedades mecánicas y eléctricas acopladas.

Desde una mirada más estructural, un oscilador puede entenderse como un sistema dinámico que intercambia energía de forma cíclica entre dos elementos de almacenamiento (campo eléctrico en capacitores y campo magnético en inductores, o energía mecánica en el caso del cuarzo). La estabilidad de amplitud suele controlarse mediante mecanismos no lineales que limitan el crecimiento excesivo de la señal, evitando la saturación del amplificador. En aplicaciones prácticas, los osciladores son el corazón de relojes digitales, microcontroladores, sistemas de comunicación y convertidores de potencia, pues definen el “ritmo” sobre el cual se sincronizan procesos electrónicos complejos.

Oscilador usando un 74LS14 (realimentación)

Oscilador usando compuertas (numero impar)

oscilador usando CMOS

Oscilador Usando TTL

Oscilador usando comparador de ventana y un Flip-Flop

Explicacion 

Un oscilador puede construirse fácilmente con tres compuertas inversoras (por ejemplo de un circuito como el 74HC04) conectadas en cascada formando un lazo cerrado, de modo que la salida de la tercera vuelva a la entrada de la primera. Al haber un número impar de inversiones, el sistema no puede estabilizarse en un nivel lógico fijo, porque cualquier estado lógico que aparezca en la entrada terminará invertido cuando recorra las tres compuertas y regresará como su opuesto. Debido a los tiempos de retardo de propagación propios de cada inversor, el cambio no ocurre instantáneamente, sino que se va desplazando como una transición a través de la cadena; cuando esa transición completa el lazo, provoca un nuevo cambio, generando así una oscilación continua conocida como oscilador en anillo. La frecuencia aproximada depende del retardo total del lazo y puede estimarse como $f \approx 1 / (2·N·t_d)$, donde N es el número de inversores y $t_d$ es el retardo promedio de cada compuerta.

Enlaces Importantes

1- Entendiendo la histéresis https://www.ti.com/lit/ab/scea046b/scea046b.pdf

2- Oscilador smitch trigger https://www.youtube.com/watch?v=Fcg75DpGbec

3- Como diseñar osciladores Smitch Trigger : https://www.allaboutcircuits.com/technical-articles/how-to-design-schmitt-trigger-oscillators/

3- Explicacion del oscilador 555 https://theautomatablog.blogspot.com/2023/06/como-funciona-realmente-el-ci555.html