mi az oszcillátor?

az oszcillátor olyan áramkör, amely folyamatos, ismétlődő, váltakozó hullámformát hoz létre bemenet nélkül. Az oszcillátorok alapvetően egy egyenáramú áramáramot konvertálnak váltakozó hullámformává, amely a kívánt frekvenciájú, amint azt az áramköri komponensek határozzák meg.

az oszcillátorok működésének alapelve az alábbi 1. ábrán látható LC tartályáramkör viselkedésének elemzésével érthető, amely komponensként egy l induktort és egy teljesen előre feltöltött C kondenzátort alkalmaz. Itt először a kondenzátor elindul az induktoron keresztül, ami elektromos energiájának az elektromágneses mezőbe történő átalakítását eredményezi, amely az induktorban tárolható. Miután a kondenzátor teljesen lemerül,az áramkörben nem lesz áram.

azonban addigra a tárolt elektromágneses mező egy hátsó emf-et generált volna, amely az áram áramlását eredményezi az áramkörön keresztül ugyanabban az irányban, mint korábban. Ez az áramáram az áramkörön keresztül addig folytatódik, amíg az elektromágneses mező összeomlik, ami az elektromágneses energia elektromos formává történő átalakulását eredményezi, ami a ciklus megismétlődését okozza. Most azonban a kondenzátor ellentétes polaritással töltődött volna fel, ami miatt a kimenetként oszcilláló hullámformát kap.

azonban a két energiaforma közötti interkonverzió következtében fellépő oszcillációk nem folytatódhatnak örökké, mivel az áramkör ellenállása miatt energiaveszteség hatásának lennének kitéve. Ennek eredményeként ezeknek az oszcillációknak az amplitúdója folyamatosan csökken, hogy nulla legyen, ami a természetben csillapodik.

Ez azt jelzi, hogy a folyamatos és állandó amplitúdójú oszcillációk eléréséhez kompenzálni kell az energiaveszteséget. Mindazonáltal meg kell jegyezni, hogy a szolgáltatott energiát pontosan ellenőrizni kell, és meg kell egyeznie az elveszett energiával, hogy állandó amplitúdójú oszcillációkat kapjunk.

Ez azért van, mert ha a szolgáltatott energia nagyobb, mint az elveszett energia, akkor az oszcillációk amplitúdója növekedni fog (2a ábra), ami torz kimenetet eredményez; míg ha a szolgáltatott energia kisebb, mint az elveszett energia, akkor az oszcillációk amplitúdója csökken (2b ábra), ami fenntarthatatlan oszcillációkhoz vezet.

Gyakorlatilag az oszcillátorok semmi, de az erősítő áramkörök, amelyek pozitív vagy regeneratív visszajelzést, amelyben egy része a kimeneti jel táplálnak vissza a bemenet (3.Ábra). Itt az erősítő egy erősítő aktív elemből áll, amely lehet tranzisztor vagy Op-Amp, és a hátsó táplált fázisú jel felelős az oszcillációk megtartásáért (fenntartásáért) az áramkör veszteségeinek pótlásával.

A tápegység bekapcsolása után az oszcillációkat a rendszerben a benne lévő elektronikus zaj miatt indítják el. Ez a zajjel körbejárja a hurkot, felerősödik,és nagyon gyorsan egy frekvenciájú szinuszhullámhoz konvergál. A 3. ábrán látható oszcillátor zárt hurkú nyereségének kifejezése a következő:

ahol a az erősítő és β feszültségnövekedése a visszacsatoló hálózat nyeresége. Itt, ha Aß > 1, akkor az oszcillációk amplitúdója növekedni fog (2a ábra); míg ha Aß < 1, akkor az oszcillációk csillapodnak (2b ábra). Másrészt az aß = 1 állandó amplitúdójú oszcillációkhoz vezet (2C ábra). Más szóval, ez azt jelzi, hogy ha a visszacsatolás nyereség kicsi, akkor az oszcilláció meghal-ki, míg ha a nyereség a visszacsatolás nagy, akkor a kimenet torz lesz; de csak akkor, ha a nyereség visszajelzés egység, akkor a rezgések lesz az állandó amplitúdójú, ami önfenntartó oszcilláló áramkör.

oszcillátor típusa

sokféle oszcillátor létezik, de nagyjából két fő kategóriába sorolhatók – harmonikus oszcillátorok (más néven lineáris oszcillátorok) és relaxációs oszcillátorok.

A harmonikus oszcillátor, az energia áramlását mindig az aktív összetevők a passzív alkatrészek, illetve a frekvencia rezgések döntött a visszajelzések utat.

míg egy relaxációs oszcillátorban az energiát az aktív és a passzív komponensek között cserélik, az oszcillációk gyakoriságát pedig a folyamatban részt vevő töltési és kisütési idő-állandók határozzák meg. Továbbá a harmonikus oszcillátorok alacsony torz szinuszhullámú kimeneteket termelnek, míg a relaxációs oszcillátorok nem szinuszos (fűrészfogú, háromszög vagy négyzet alakú) hullámformákat generálnak.

az oszcillátorok fő típusai a következők:

• Wien-Híd Oszcillátor
• RC Phase Shift Oszcillátor
• Hartley Oszcillátor
• Feszültség Vezérelt Oszcillátor
• Colpitts Oszcillátor
• Clapp Oszcillátorok
• Kristály Oszcillátor
• Armstrong Oszcillátor
• Hangolt Gyűjtő Oszcillátor
• Gunn-Oszcillátor
• Cross-Párosított Oszcillátorok
• Gyűrű Oszcillátorok
• Dynatron Oszcillátorok
• Meissner Oszcillátorok
• Bárcsak-Elektronikus Oszcillátorok
• Pierce Oszcillátorok
• Robinson Oszcillátorok
• Tri-tet Oszcillátorok
• a Pearson-Anson Oszcillátorok
• Delay-Line oszcillátorok
• Royer oszcillátorok
• elektron kapcsolt oszcillátorok

Többhullámú oszcillátorok

oszcillátorok a figyelembe vett paramétertől függően különböző típusokba sorolhatók, azaz a visszacsatolási mechanizmus alapján a kimeneti hullám alakja stb.. Ezeket az osztályozási típusokat az alábbiakban adtuk meg:

1. osztályozás a visszacsatolási mechanizmus alapján: pozitív visszacsatolási oszcillátorok és negatív visszacsatolási oszcillátorok.
2. osztályozás a kimeneti hullámforma alakja alapján: Szinusz hullám oszcillátorok, négyzet vagy téglalap alakú hullám oszcillátorok, Sweep oszcillátorok (amelyek fűrészfogú kimeneti hullámformát termelnek) stb.
3. osztályozás a kimeneti jel frekvenciája alapján: alacsony frekvenciájú oszcillátorok, Audio oszcillátorok (amelyek kimeneti frekvenciája hangtartomány), rádiófrekvenciás oszcillátorok, nagyfrekvenciás oszcillátorok, nagyon nagyfrekvenciás oszcillátorok, Ultra nagyfrekvenciás oszcillátorok stb.
4. osztályozás az alkalmazott frekvenciavezérlő típusa alapján: RC oszcillátorok, LC oszcillátorok, kristály oszcillátorok (amelyek kvarckristályt használnak frekvencia stabilizált kimeneti hullámformához) stb.
5. osztályozás a kimeneti hullámforma frekvenciájának jellege alapján: rögzített frekvenciájú oszcillátorok és változó vagy hangolható frekvenciájú oszcillátorok.

oszcillátor Alkalmazások

oszcillátorok egy olcsó és egyszerű módja annak, hogy létrehoz egy adott frekvenciát a jel. Például egy RC oszcillátort használnak alacsony frekvenciájú jel előállítására, egy LC oszcillátort használnak nagyfrekvenciás jel előállítására, valamint egy Op-Amp alapú oszcillátort használnak stabil frekvencia létrehozására.

az oszcilláció frekvenciája változtatható úgy, hogy a komponens értékét potenciométer elrendezéssel változtatjuk meg.

az oszcillátorok egyes gyakori alkalmazásai a következők:

• kvarcórák (amelyek kristály oszcillátort használnak)
• különböző hangrendszerekben és videó rendszerekben használt
• különböző rádió -, TV-és egyéb kommunikációs eszközökben
• számítógépekben, fémdetektorokban, kábító fegyverekben, inverterekben, ultrahangos és rádiófrekvenciás alkalmazásokban használják.
• mikroprocesszorokhoz és mikrovezérlőkhöz használt óraimpulzusok
• fémdetektorokban, kábítópisztolyokban, inverterekben és ultrahangos
• dekoratív lámpák (pl. táncoló lámpák) működtetéséhez használt