mikä on oskillaattori?

oskillaattori on piiri, joka tuottaa jatkuvan, toistuvan, vaihtuvan aaltomuodon ilman syöttöä. Oskillaattorit periaatteessa muuntaa yksisuuntainen virta virtaa TASAVIRTALÄHTEESTÄ vaihteleva aaltomuoto, joka on halutun taajuuden, kuten päätti sen piiri komponentteja.

perusperiaate toiminnan oskillaattorit voidaan ymmärtää analysoimalla käyttäytymistä LC säiliö piiri esitetty kuvassa 1, joka työllistää induktori L ja täysin valmiiksi ladattu kondensaattori C kuin sen komponentit. Tässä kondensaattori alkaa aluksi purkautua induktorin kautta, jolloin sen sähköenergia muuttuu sähkömagneettiseksi kentäksi, joka voidaan tallentaa induktoriin. Kun kondensaattori purkautuu kokonaan, virtapiirissä ei ole virtaa.

kuitenkin siihen mennessä varastoitu sähkömagneettinen kenttä olisi synnyttänyt takaisin EMF: n, jonka seurauksena virta virtaisi piirin läpi samaan suuntaan kuin aiemmin. Tämä virtaus piirin läpi jatkuu, kunnes sähkömagneettinen kenttä romahtaa, mikä johtaa sähkömagneettisen energian takaisin muuntumiseen sähköiseen muotoon, jolloin sykli toistuu. Nyt kondensaattori olisi kuitenkin latautunut vastakkaisella napaisuudella, minkä vuoksi saa värähtelevän aaltomuodon ulostulona.

kahden energiamuodon keskinäisestä muuntumisesta johtuvat heilahtelut eivät kuitenkaan voi jatkua ikuisesti, sillä niihin kohdistuisi piirin vastuksen aiheuttama energiahäviö. Tämän seurauksena näiden värähtelyjen amplitudi laskee tasaisesti nollaksi, mikä tekee niistä vaimennettuja luonnossa.

Tämä osoittaa, että saadakseen värähtelyt, jotka ovat jatkuvia ja joiden amplitudi on vakio, on kompensoitava energiahäviö. On kuitenkin huomattava, että syötetyn energian on oltava tarkasti säädeltyä ja sen on oltava yhtä suuri kuin menetetyn energian, jotta värähtelyt saadaan vakioamplitudilla.

Tämä johtuu siitä, että jos syötetty energia on enemmän kuin menetetty energia, värähtelyjen amplitudi kasvaa (Kuva 2a), mikä johtaa vääristyneeseen ulostuloon; jos toimitettu energia on vähemmän kuin menetetty energia, heilahdusten amplitudi pienenee (Kuva 2b), mikä johtaa kestämättömiin heilahduksiin.

käytännössä oskillaattorit eivät ole mitään muuta kuin vahvistinpiirejä, jotka saavat positiivisen tai regeneratiivisen takaisinkytkennän, jossa osa lähtösignaalista syötetään takaisin tuloon (kuva 3). Tässä vahvistin koostuu vahvistimen aktiivinen elementti, joka voi olla transistori tai Op-Amp ja back-fed in-phase signaali pidetään vastuussa pitää-up (ylläpitää) heilahtelut korvaamalla tappiot piiri.

kun virtalähde on kytketty päälle, värähtelyt käynnistyvät järjestelmässä siinä olevan elektronisen kohinan vuoksi. Tämä kohinasignaali kulkee silmukan ympäri, saa vahvistetun ja lähentyy yhden taajuuden siniaalto hyvin nopeasti. Kuvassa 3 esitetyn oskillaattorin suljetun silmukan vahvistuksen lauseke on seuraava:

missä A on vahvistimen jännitevahvistus ja β on takaisinkytkentäverkon vahvistus. Tässä, jos Aß > 1, heilahtelut kasvavat amplitudissa (Kuva 2a); kun taas jos Aß < 1, niin heilahtelut vaimennetaan (Kuva 2b). Toisaalta, Aß = 1 johtaa heilahtelut, jotka ovat vakio Amplitudi (Kuva 2c). Toisin sanoen tämä osoittaa, että jos takaisinkytkentäsilmukan voitto on pieni, värähtely kuolee-out, kun taas jos takaisinkytkentäsilmukan voitto on suuri, lähtö vääristyy; ja vain jos takaisinkytkentäsilmukan voitto on yhtenäisyyttä, niin värähtelyt ovat vakioamplitudi, joka johtaa itsestään jatkuvaan oskillatoriseen piiriin.

Tyyppi oskillaattori

on olemassa monia erilaisia oskillaattoreita, mutta ne voidaan karkeasti luokitella kahteen pääluokkaan – harmoniset oskillaattorit (tunnetaan myös nimellä lineaariset oskillaattorit) ja Relaksaatiooskillaattorit.

harmonisessa oskillaattorissa energiavirta on aina aktiivisista komponenteista passiivisiin komponentteihin ja värähtelyjen taajuus määräytyy takaisinkytkentäpolun mukaan.

kun taas relaksaatiooskillaattorissa energia vaihdetaan aktiivisten ja passiivisten komponenttien välillä ja värähtelytaajuus määräytyy prosessiin liittyvien lataus-ja purkausaikavakioiden mukaan. Edelleen, harmoninen oskillaattorit tuottavat Alhainen vääristynyt siniaalto lähdöt kun taas rentoutumista oskillaattorit tuottavat ei-sinimuotoisia (saw-hammas, kolmion tai neliön) aalto-muotoja.

oskillaattoreiden päätyyppejä ovat:

• Wien Bridge Oscillator
• RC Phase Shift Oscillator
• Hartley oskillaattori
• jänniteohjattu oskillaattori
• Colpitts oskillaattori
• Kideoskillaattorit
• Armstrong oskillaattori
• viritetty Keräilyoskillaattori
• Gunn oskillaattori
• Ristikytketty oskillaattorit
• rengasoskillaattorit
• dynatron oskillaattorit
• Meissner oskillaattorit
• toive-elektroniset oskillaattorit
• Pierce-oskillaattorit
• Robinson-oskillaattorit
• tri-Tet-oskillaattorit
• Pearson-Anson-oskillaattorit
• Delay-Line-oskillaattorit
• Royer-oskillaattorit
• Elektronikytketyt oskillaattorit
• Moniaalto-oskillaattorit

oskillaattorit voidaan myös luokitella eri tyyppeihin riippuen tarkasteltavasta parametrista eli palautemekanismin, lähtöaaltomuodon muodon jne.perusteella.. Nämä luokitustyypit on esitetty seuraavassa:

1. Takaisinkytkentämekanismiin perustuva luokitus: positiivinen Takaisinkytkentäoskillaattorit ja negatiivinen Takaisinkytkentäoskillaattorit.
2. luokitus Lähtöaaltomuodon muodon perusteella: Siniaalto oskillaattorit, neliön tai suorakaiteen Aalto oskillaattorit, lakaista oskillaattorit (jotka tuottavat saha-hammas ulostulo aaltomuoto), jne.
3. lähtösignaalin taajuuteen perustuva luokitus: matalataajuiset oskillaattorit, Äänioskillaattorit (joiden lähtötaajuus on äänialuetta), radiotaajuiset oskillaattorit, korkeataajuiset oskillaattorit, erittäin korkeataajuiset oskillaattorit, Ultrakorkeataajuiset oskillaattorit jne.
4. luokitus Käytetyn Taajuusohjauksen tyypin mukaan: RC oskillaattorit, LC oskillaattorit, Kideoskillaattorit (jotka käyttävät kvartsikide johtaa taajuus vakiintunut lähtöaaltomuoto), jne.
5. Lähtöaaltomuodon taajuuden luonteeseen perustuva luokitus: Kiinteätaajuiset oskillaattorit ja vaihtuvat tai Viritettävät Taajuusoskillaattorit.

Oskillaattorisovellukset

oskillaattorit ovat halpa ja helppo tapa tuottaa signaalin tiettyä taajuutta. Esimerkiksi RC-oskillaattoria käytetään matalan taajuuden signaalin tuottamiseen, LC-oskillaattoria käytetään korkean taajuuden signaalin tuottamiseen ja Op-Amp-pohjaista oskillaattoria käytetään vakaan taajuuden tuottamiseen.

värähtelyn taajuutta voidaan vaihdella muuttamalla komponentin arvoa potentiometrijärjestelyillä.

joitakin yleisiä oskillaattorien sovelluksia ovat:

• kvartsikelloja (joissa käytetään kideoskillaattoria)
• käytetään erilaisissa ääni-ja videojärjestelmissä
• käytetään erilaisissa radio -, televisio-ja muissa viestintälaitteissa
• käytetään tietokoneissa, metallinpaljastimissa, tainnutusaseissa, inverttereissä, ultraäänessä ja radiotaajuussovelluksissa.
• käytetään kellopulssien tuottamiseen mikroprosessoreille ja mikro-ohjaimille
• käytetään hälytyksissä ja surinoissa
• käytetään metallinpaljastimissa, tainnutusaseissa, inverttereissä ja ultraäänessä
• käytetään koristevalojen (esim. tanssivalojen) käyttämiseen