El criterio de Barkhausen es una regla fundamental en electrónica que explica las condiciones necesarias para que un circuito electrónico oscile, es decir, que genere una señal periódica sin necesidad de una señal de entrada externa.
Básicamente, el criterio establece dos condiciones que deben cumplirse simultáneamente para que la oscilación sea sostenida:
1. Ganancia de bucle igual o mayor a la unidad (1): El producto de la ganancia del amplificador (A) y el factor de realimentación (β) debe ser igual o mayor a 1. Matemáticamente, esto se expresa como: |Aβ| ≥ 1. Esto significa que la señal que regresa a la entrada del amplificador después de pasar por el circuito de realimentación debe ser lo suficientemente fuerte para compensar las pérdidas y mantener la oscilación.
2. Desfase de fase de 0° o un múltiplo entero de 360°: La señal que regresa a la entrada del amplificador debe estar en fase con la señal original. Esto significa que la diferencia de fase total a través del bucle (amplificador más circuito de realimentación) debe ser 0° o un múltiplo de 360°. Esto asegura que la señal realimentada refuerce la señal original, manteniendo la oscilación.
Desglose paso a paso:
Paso 1: Amplificación (A): El amplificador aumenta la amplitud de la señal. Por ejemplo, un amplificador con una ganancia de 10 aumentará la amplitud de una señal de 1mV a 10mV.
Paso 2: Realimentación (β): El circuito de realimentación toma una porción de la señal de salida y la envía de vuelta a la entrada del amplificador. El factor de realimentación (β) representa la fracción de la señal de salida que se realimenta. Por ejemplo, si β = 0.1, el circuito de realimentación toma el 10% de la señal de salida y la envía de vuelta.
Paso 3: Ganancia de Bucle (Aβ): Se calcula multiplicando la ganancia del amplificador (A) por el factor de realimentación (β). Esta es la ganancia total de la señal después de completar un ciclo alrededor del bucle.
Paso 4: Condición de Amplitud (|Aβ| ≥ 1): Si la ganancia de bucle es menor que 1, la oscilación se amortiguará y eventualmente se detendrá. Si la ganancia de bucle es igual o mayor que 1, la oscilación se mantendrá o crecerá. Idealmente, la ganancia de bucle es ligeramente mayor a 1 para iniciar la oscilación, pero luego se estabiliza a 1 debido a efectos no lineales en el circuito.
Paso 5: Condición de Fase: La señal realimentada debe llegar a la entrada del amplificador en fase con la señal original. Si la señal está desfasada, se restará a la señal original, impidiendo la oscilación. Por ejemplo, si la señal realimentada está 180° fuera de fase, cancelará la señal original.
En resumen, el criterio de Barkhausen proporciona las reglas para diseñar osciladores estables y confiables. Si se cumplen ambas condiciones, el circuito oscilará. Si una o ambas condiciones no se cumplen, el circuito no oscilará.
