Capitolo_11-Generatori_di_segnali_sinusoidali

58 Capitolo 11
Fig.11.17
Andamento di
(P (f): curva
(a) buona
stabilità in
frequenza; curva
(b) scarsa
stabilità in
frequenza.
11.4 Stabilità in frequenza
La frequenza d'innesco f~ di un oscillatore coincide, come già si è detto, con la frequenza
per la quale lo sfasamento cp lungo l'anello di reazione risulta nullo. Ne consegue che la
stabilità della frequenza di oscillazione è essenzialmente legata alla stabilità della curva di
fase di f3A, il cui andamento viene influenzato da eventuali variazioni di valore dei componenti
che la determinano. Cause possibili di qu~ste variazioni sono l'invecchiainento, il
mutamento delle condizioni ambientali (temperatura, umidità, ecc.), l'instabilità della tensione
di alimentazione, il modo con cui il circuito è montato (si. pensi, ad esempio, al
problema delle capacità parassite per un oscillatore in alta frequenza). Slittamenti della
frequenza di oscillazione possono altresÌ essere provocati da variazioni di carico. A questo
problema si può ovviare inserendo uno stadio separatore (buffer) tra oscillatore ed utilizzatore.
Per poter confrontare tra di loro le varie configurazioni circuitali degli oscillatori, relativamente
alla stabilità di fo, si fa spesso riferimento al seguente coefficiente
[11.23J
il cui valore deve risultare elevato per una buona stabilità. Appare chiaro il suo significato
se si considera che, ad una variazione !'l(P della fase per una qualsiasi delle cause precedentemente
citate, corrisponde una variazione relativa !'l/Ifo di fo, che si vuole la più
piccola possibile. Una buona stabilità della frequenza richiede pertanto che la curva di fase
cp (f) tagli l'asse 0 0 con la massima pendenza possibile, come illustra la fig. 11.17. Ciò si
realizza con anelli di reazione particolarmente selettivi.
Da un punto di vista pratico la stabilità della frequenza di un dato oscillatore viene
specificata dal costruttore come variazione relativa (espressa in ppm [1/106J o in percentuale
[%J) in rapporto al suo valore nominale fo, in condizioni ambientali specificate. Si ha quindi
S% = 100!'lf
fa
[11.24J
Piuttosto limitata si rivela in generale la stabilità degli oscillatori a sfasamento; migliore
è invece quella dell'oscillatore a ponte di Wien realizzato con un amplificatore operazionale.
Per gli oscillatori a tre punti la stabilità è direttamente proporzionale al coefficiente di
qualità Q del circuito risonante che costituisce la rete di reazione e determina la frequenza
f~; il valore di Q però di norma non supera alcune
centinaia. A ciò si aggiungono le variazioni delle condizioni
ambientali, in particolare della temperatura, che
influenzano i valori di L e C causando la deriva della
@ frequenza di oscillazione.
f
ESEMPIO 11.8
Per un oscillatore con frequenza nominale fa = 10 MHz viene
indicata una stabilità S = ± 100 ppm. Si valuti il campo di
frequenza di oscillazione del dispositivo e la stabilità percentuale.
SOLUZIONE
Dal!'eq. [11.24J si ricava
fo"f=Sj~ x 10- 6 = ± 100 x 10 X 10 6 X 10- 6 = ± 1000 Hz