Um oscilador é simplesmente um circuito realimentado que possui um sinal de saída sem precisar para isto de um sinal de entrada. Comporta-se, portanto, como um circuito Instável de muita utilidade prática.
Não há em princípio nenhuma diferença básica, entre um oscilador de afta ou baixa frequência. Porém poderíamos desenvolver um oscilador do tipo Classe A, como aparece na figura 1. Um oscilador funciona em classe A quando o elemento ativo (neste caso o transistor) funciona no período total do sinal.
Este fato implica um funcionamento linear do dispositivo, mas com um consumo elevado de energia.
O circuito da figura 1, chama-se oscilador por deslocamento de fase. A realimentação obtém-se entre base e coletor do transistor. Como este se encontra na zona ativa, existe uma inversão de fase no coletor e, portanto, o circuito defasador proverá outra defasagem de 180° para compensar. Isto se consegue por meio de três redes defasadoras RC, cada uma pode fornecer no máximo 90°. Este circuito funciona corretamente nas frequências de áudio mas para rádio frequências prefere-se empregar o circuito oscilador da fig. 2.
Aqui a defasagem se consegue através do transformador com pontos cruzados. (Isto se consegue bobinando os enrolamentos em direções contrárias).
Como já dissemos estes osciladores são caracterizados por seu baixo rendimento. Para obtermos maior rendimento utilizamos os osciladores classe B. Nestes, o elemento ativo (o transistor neste caso) conduz exclusivamente na metade do período do sinal, e, porém, o rendimento é maior. Para fazer conduzir o transistor na metade do período do sinal, devemos polarizar a junção emissor-base perto do corte. Com a finalidade de aumentar ainda mais o rendimento, podemos fazer conduzir o transistor em menos de meio período do sinal com o qual obtemos o oscilador classe C. Para isto polarizamos a junção emissor-base por debaixo do corte. O próprio sinal será o responsável da condução. Veremos com maior detalhe este conceito fundamental nos osciladores de rádio frequência.
Na figura 3, observa o esquema básico de um oscilador Colpitts (nome do inventor). Os resistores R1, R2 e Re fornecem polarização na zona ativa para o transistor. A realimentação provém do divisor capacitivo C1 e C2. A saída (nossa resistência de carga que pode eventualmente ser uma antena) é representada por RL, e está desacoplada pelo capacitor CC.
Como a realimentação conecta o coletor com o emissor trata-se de um transistor em base comum, (lembre-se que em base comum obtemos ganho de corrente sem inversão do sinal), porém nosso transistor deverá em sinal aparecer como base comum. Para isto conectamos o capacitor CB suficientemente grande para simular um curto-circuito as frequências de funcionamento aparecendo assim o transistor em base comum. Desta maneira falta um circuito seletivo na saída de maneira a filtrar a frequência de funcionamento. Isto se consegue por meio de L, C1 e C2. Quando ligamos o oscilador a fonte de alimentação, o transistor se encontra em emissor comum, porém com grande ganho de corrente. A carga será um circuito LCR sintonizado de alto Q (fator de qualidade). Sabemos que quando aplicamos um pulso de corrente a um circuito sintonizado, obtemos na saída um sinal senoidal amortecido como aparece na figura 4. Este sinal se realimenta pelo divisor capacitivo ao emissor. Para esta frequência amortecida, o capacitor CB aparece como um curto-circuito e, porém, agora o transistor se encontra em base comum. Desta maneira existe um ganho de corrente entre emissor e coletor fornecendo-se novamente um impulso de corrente ao coletor obtendo-se na saída outra senoide amortecida. Como este processo é cíclico, chega-se a um estado de regime, no qual obtemos na saída o sinal senoidal de amplitude constante que é a saída de nosso oscilador de rádio frequência. O processo pelo qual se estabilizam as oscilações pode se assemelhar a uma balança de criança, nos quais as mães com muita paciência empurram às crianças sentadas numa cadeirinha e fazendo um vai-e-vem. Se a mãe não estiver lá para dar o empurrão a cada ciclo as oscilações da criança amorteceriam. Cada empurrão da mãe em cada ciclo de oscilação é semelhante à realimentação devida ao divisor capacitivo C1, C2 e o ganho de corrente do transistor em base comum.
Com esta breve descrição do funcionamento do oscilador Colpitts, esperamos ter despertado a curiosidade do leitor que deve procurar se aprofundar no assunto. O leitor conseguirá desta maneira compreender melhor outros tipos de osciladores como Hartley, Clapp, etc.
Nota: Artigo publicado na Revista Saber Eletrônica 22 de 1991.
