co to jest oscylator?

oscylator jest obwodem, który wytwarza ciągły, powtarzający się, zmienny przebieg bez żadnego wejścia. Oscylatory zasadniczo konwertują jednokierunkowy przepływ prądu ze źródła prądu stałego na zmienny przebieg, który ma żądaną częstotliwość, o czym decydują jego składniki obwodu.

podstawową zasadę działania oscylatorów można zrozumieć analizując zachowanie obwodu zbiornika LC pokazanego na rysunku 1 poniżej, który wykorzystuje induktor L i całkowicie Wstępnie naładowany Kondensator C jako jego składniki. Tutaj na początku Kondensator zaczyna się rozładowywać przez cewkę indukcyjną, co powoduje konwersję jego energii elektrycznej na pole elektromagnetyczne, które może być przechowywane w cewce indukcyjnej. Po całkowitym rozładowaniu kondensatora nie będzie przepływu prądu w obwodzie.

jednak do tego czasu zapisane pole elektromagnetyczne wygenerowałoby tylny emf, który powoduje przepływ prądu przez obwód w tym samym kierunku, co wcześniej. Ten przepływ prądu przez obwód trwa do momentu zapadnięcia się pola elektromagnetycznego, co powoduje odwrotną konwersję energii elektromagnetycznej na postać elektryczną, powodując powtarzanie się cyklu. Jednak teraz Kondensator ładowałby się z przeciwną polaryzacją, dzięki czemu uzyskuje się kształt oscylacyjny jako wyjście.

jednak oscylacje, które powstają w wyniku wzajemnej konwersji między dwoma formami energii, nie mogą trwać wiecznie, ponieważ byłyby narażone na efekt utraty energii z powodu oporu obwodu. W rezultacie amplituda tych oscylacji zmniejsza się stopniowo do zera, co sprawia, że są one tłumione w przyrodzie.

oznacza to, że aby uzyskać oscylacje o stałej amplitudzie, należy kompensować straty energii. Niemniej jednak należy zauważyć, że dostarczana energia powinna być precyzyjnie kontrolowana i musi być równa energii utraconej w celu uzyskania oscylacji o stałej amplitudzie.

dzieje się tak dlatego, że jeśli dostarczona energia jest większa niż energia utracona, wtedy amplituda oscylacji wzrośnie (rys.; podczas gdy jeśli dostarczana energia jest mniejsza niż energia utracona, wtedy amplituda oscylacji zmniejszy się (rysunek 2b) prowadząc do niezrównoważonych oscylacji.

praktycznie oscylatory są niczym innym, jak obwodami wzmacniacza, które są wyposażone w dodatnie lub regeneracyjne sprzężenie zwrotne, w którym część sygnału wyjściowego jest przekazywana z powrotem do wejścia. (rys. 3). Tutaj wzmacniacz składa się z aktywnego elementu wzmacniającego, którym może być tranzystor lub wzmacniacz operacyjny, a sygnał zasilany wstecznie w fazie jest odpowiedzialny za utrzymanie (Podtrzymanie) oscylacji, nadrabiając straty w obwodzie.

Po Włączeniu zasilania, oscylacje zostaną zainicjowane w systemie ze względu na obecny w nim szum elektroniczny. Ten sygnał Szumu przemieszcza się po pętli, zostaje wzmocniony i bardzo szybko zbiega się do fali sinusoidalnej o pojedynczej częstotliwości. Wyrażenie wzmocnienia oscylatora w pętli zamkniętej pokazane na rysunku 3 jest podane jako:

gdzie A jest wzmocnieniem napięcia wzmacniacza, a β jest wzmocnieniem sieci sprzężenia zwrotnego. Tutaj, jeśli aß > 1, to oscylacje zwiększą amplitudę (rysunek 2A); natomiast jeżeli aß < 1, to oscylacje zostaną wytłumione (rys. 2b). Z drugiej strony, Aß = 1 prowadzi do oscylacji o stałej amplitudzie (rysunek 2c). Innymi słowy, oznacza to, że jeśli wzmocnienie pętli sprzężenia zwrotnego jest małe, to oscylacja wygasa, podczas gdy jeśli wzmocnienie pętli sprzężenia zwrotnego jest duże, to wyjście zostanie zniekształcone; i tylko jeśli wzmocnienie sprzężenia zwrotnego jest jednością, to oscylacje będą miały stałą amplitudę prowadzącą do samowystarczalnego obwodu oscylacyjnego.

Typ oscylatora

istnieje wiele rodzajów oscylatorów, ale zasadniczo można je podzielić na dwie główne kategorie – oscylatory harmoniczne (znane również jako oscylatory liniowe) i oscylatory relaksacyjne.

w oscylatorze harmonicznym przepływ energii jest zawsze od składników aktywnych do składników pasywnych, a częstotliwość oscylacji zależy od ścieżki sprzężenia zwrotnego.

podczas gdy w oscylatorze relaksacyjnym energia jest wymieniana między składowymi aktywnymi i pasywnymi, a częstotliwość oscylacji jest określana przez stałe czasu ładowania i rozładowania zaangażowane w ten proces. Co więcej, oscylatory harmoniczne wytwarzają niskie zniekształcone wyjścia sinusoidalne, podczas gdy oscylatory relaksacyjne generują nieinusoidalne (piłowate, trójkątne lub kwadratowe) formy falowe.

do głównych typów oscylatorów należą:

• generator Bruku Wina
• Generator RC przesunięcia fazowego
• Generator Hartley
• Generator z regulowanym napięciem
• Generator Колпитца
• Generatory Клэппа
• Kwarcowe generatory
• Generator Armstronga
• Skonfigurowany płyty przyłączeniowe generator
• Generator Gunna
• Krzyżowy Związane oscylatory
• Pierścieniowe oscylatory
• Динатронные oscylatory
• Oscylatory Meissner
• życzę-Elektroniczne wskaźniki momentum
• Oscylatory Molo
• Oscylatory Robinsona
• Trzy-tete Oscylatory
• Oscylatory Pearsona-Энсона
• oscylatory linii opóźniającej
• oscylatory Royera
• oscylatory sprzężone elektronowo
• oscylatory Wielofalowe

oscylatory można również podzielić na różne typy w zależności od rozważanego parametru, tj. na podstawie mechanizmu sprzężenia zwrotnego, kształtu fali wyjściowej itp.. Te typy klasyfikacji zostały podane poniżej:

1. klasyfikacja oparta na mechanizmie Sprzężenia Zwrotnego: oscylatory Sprzężenia Zwrotnego dodatniego i oscylatory sprzężenia zwrotnego ujemnego.
2. Klasyfikacja Na podstawie kształtu fali wyjściowej: Oscylatory sinusoidalne, kwadratowe lub prostokątne oscylatory falowe, oscylatory zamiatające (które wytwarzają kształt fali wyjściowej zęba piłowego) itp.
3. klasyfikacja oparta na częstotliwości sygnału wyjściowego: oscylatory niskiej częstotliwości, oscylatory Audio (których częstotliwość wyjściowa jest w zakresie audio), oscylatory częstotliwości radiowych, oscylatory wysokiej częstotliwości, oscylatory bardzo wysokiej częstotliwości, oscylatory Ultra wysokiej częstotliwości itp.
4. klasyfikacja oparta na typie zastosowanej regulacji częstotliwości: Oscylatory RC, oscylatory LC, oscylatory Kryształowe (które wykorzystują kryształ kwarcu, aby uzyskać stabilizowany częstotliwościowo Przebieg Wyjściowy) itp.
5. klasyfikacja oparta na naturze częstotliwości przebiegu wyjściowego: oscylatory o stałej częstotliwości i oscylatory o zmiennej lub Przestrajalnej częstotliwości.

zastosowania oscylatorów

oscylatory są tanim i łatwym sposobem generowania określonej częstotliwości sygnału. Na przykład oscylator RC jest używany do generowania sygnału o niskiej częstotliwości, oscylator LC jest używany do generowania sygnału o wysokiej częstotliwości, a oscylator oparty na Op-Ampu jest używany do generowania stabilnej częstotliwości.

częstotliwość oscylacji można zmieniać zmieniając wartość składową za pomocą układów potencjometrów.

niektóre typowe zastosowania oscylatorów obejmują:

• Zegarki Kwarcowe (wykorzystujące oscylator kwarcowy)
• używane w różnych systemach audio i systemach wideo
• używane w różnych urządzeniach radiowych, telewizyjnych i innych urządzeniach komunikacyjnych
• używane w komputerach, wykrywaczach metali, paralizatorach, falownikach, aplikacjach ultradźwiękowych i radiowych.
• używane do generowania impulsów zegarowych dla mikroprocesorów i mikrokontrolerów
• używane w alarmach i buzzach
• używane w wykrywaczach metali, paralizatorach, falownikach i ultradźwiękach
• używane do obsługi świateł dekoracyjnych (np. tańczących)