Un oscilador Vackář es un oscilador de frecuencia variable (VFO) de amplio rango que tiene una amplitud de salida casi constante en todo su rango de frecuencia. Es similar a un oscilador Colpitts o un oscilador Clapp , pero esos diseños no tienen una amplitud de salida constante cuando se sintonizan.
En 1949, el ingeniero checo Jiří Vackář publicó un artículo sobre el diseño de osciladores de frecuencia variable (VFO) estables. [2] El artículo analizaba muchos problemas de estabilidad, como las variaciones con la temperatura, la presión atmosférica, el envejecimiento de los componentes y la microfonía . Por ejemplo, Vackář describe la fabricación de inductores calentando primero el cable y luego enrollándolo en una forma de bobina de cerámica estable. El inductor resultante tiene un coeficiente de temperatura de 6 a 8 partes por millón por grado Celsius. [3] Vackář señala que los condensadores variables de aire común tienen una estabilidad de 2 partes por mil; para construir un VFO con una estabilidad de 50 partes por millón se requiere que el condensador variable sea solo 1/40 de la capacidad de sintonización (.002/40 = 50 ppm). El requisito de estabilidad también implica que el condensador variable solo puede sintonizar un rango limitado de 1:1.025. [3] Los rangos de sintonización más grandes requieren la conmutación de condensadores fijos estables o inductores. [4]
Vackář estaba interesado en diseños de alta estabilidad, por lo que quería el Q más alto para sus circuitos. Es posible hacer osciladores de frecuencia variable de amplio rango con una amplitud de salida estable amortiguando (cargando) fuertemente el circuito sintonizado, pero esa táctica reduce sustancialmente el Q y la estabilidad de frecuencia. [5] [6]
Vackář también se ocupó de las variaciones de amplitud del oscilador de frecuencia variable a medida que se sintoniza a través de su rango. Idealmente, la ganancia de bucle de un oscilador será la unidad de acuerdo con el criterio de estabilidad de Barkhausen . En la práctica, la ganancia de bucle se ajusta para que sea un poco más de uno para iniciar la oscilación; a medida que aumenta la amplitud, cierta compresión de ganancia hace que la ganancia de bucle se promedie a lo largo de un ciclo completo hasta la unidad. Si luego se ajusta la frecuencia del VFO, la ganancia puede aumentar sustancialmente; el resultado es que se necesita más compresión de ganancia, y eso afecta tanto a la amplitud de salida del VFO como a su estabilidad de frecuencia.
Vackář revisó varios circuitos existentes para su estabilidad de amplitud. [1] En su análisis, Vackář hizo varias suposiciones. [7] Supuso que el circuito sintonizado tiene un factor de calidad constante ( Q ) sobre el rango de frecuencia del VFO; esta suposición implica que la resistencia efectiva del tanque aumenta linealmente con la frecuencia ( ω ). La transconductancia del oscilador Clapp es proporcional a ω 3 . [8] Si la transconductancia Clapp se establece para oscilar solo en la frecuencia más baja, entonces el oscilador se saturará en su frecuencia más alta. Si la frecuencia cambia por un factor de 1,5, entonces la ganancia del bucle en el extremo superior sería 3,375 veces mayor; esta mayor ganancia requiere una compresión significativa. Vackář concluyó que el oscilador Clapp "solo se puede utilizar para operar en frecuencias fijas o como máximo en bandas estrechas (máximo de aproximadamente 1:1,2)". [9] Por el contrario, los osciladores Seiler (condensador con toma) y Lampkin (inductor con toma) tienen un requisito de transconductancia que es proporcional a ω −1 . [10]
Vackář describe entonces un circuito oscilador creado en Radioslavia en 1945 que mantenía "una amplitud relativamente constante en un amplio rango de frecuencias". [11] Vackář informa que el circuito VFO se utiliza en la Oficina de Correos de Checoslovaquia desde 1946. Vackář analiza el circuito y explica cómo obtener una respuesta de amplitud aproximadamente constante. La transconductancia del circuito aumenta linealmente con la frecuencia, pero ese aumento se compensa con el aumento de Q del inductor de sintonización . [12] Este circuito se ha hecho conocido como el VFO de Vackář. [13] Vackář se refirió al circuito como "nuestro circuito" y afirma que O. Landini descubrió el circuito de forma independiente y lo publicó (sin un análisis) en Radio Rivista en 1948. [14] Vackář describe un diseño de VFO que utiliza este circuito que cubre un rango de frecuencia modesto de 1:1,17. [14]
Vackář describe luego una variación del circuito Radioslavia que puede cubrir un rango de frecuencia de 1:2,5 [15] o incluso 1:3. [16] Este circuito intenta compensar alguna variación en Q en el rango útil del VCO. [17] Vackář patentó este nuevo circuito y dos variaciones del mismo. [18]
El esquema anterior es el equivalente de la Fig. 5 en su artículo (diseño de Radioslavia), rediseñado para el uso de un FET de unión . L 1 y los capacitores forman el circuito resonante de un oscilador Colpitts, y los capacitores C v y C g también sirven como divisor de voltaje de la rejilla. El circuito se puede sintonizar con C 0 . Los valores de ejemplo son de su artículo. La resistencia R L es parte de la simulación, no parte del circuito. L 2 es un estrangulador de radiofrecuencia .
Es similar a un oscilador Seiler anterior , la diferencia es que en el de Seiler el C 0 está conectado al otro lado de C a . Vackář basó su diseño en el análisis de estabilidad de los osciladores de Gouriet-Clapp (Vackář afirma que es para una frecuencia fija o una banda muy estrecha, máximo 1:1.2), Seiler [19] y Lampkin [20] (en el de Lampkin, se utiliza un divisor de voltaje inductivo en la bobina del circuito sintonizado en lugar de C v , C g y C a de Seiler; esquemas en la 1.ª referencia).
La estabilidad del oscilador se debe en gran medida a la dependencia de la transconductancia directa del tubo (o transistor) de la frecuencia de resonancia ( ω ) del circuito sintonizado. En concreto, Vackář descubrió que la transconductancia directa variaba como ω 3 para el oscilador de Clapp, como 1/ ω para el oscilador de Seiler y como ω / Q para su diseño, donde el factor Q de la bobina ( L 1 ) aumenta con ω .
Las condiciones para una transconductancia directa que varía mínimamente con respecto a ω se cumplen cuando:
y la Q del resonador aumenta en proporción a ω , [2] lo que a menudo se aproxima a los inductores del mundo real .
{{citation}}: Falta o está vacío |title=( ayuda )