Vad är en Oscillator?

en oscillator är en krets som producerar en kontinuerlig, upprepad, alternerande vågform utan någon ingång. Oscillatorer konverterar i princip enkelriktat strömflöde från en likströmskälla till en alternerande vågform som är av önskad frekvens, vilket bestäms av dess kretskomponenter.

grundprincipen bakom oscillatorernas arbete kan förstås genom att analysera beteendet hos en LC-tankkrets som visas i Figur 1 nedan, som använder en induktor L och en helt förladdad kondensator C som dess komponenter. Här börjar kondensatorn först urladdas via induktorn, vilket resulterar i omvandlingen av dess elektriska energi till det elektromagnetiska fältet, vilket kan lagras i induktorn. När kondensatorn urladdas helt kommer det inte att finnas något strömflöde i kretsen.

då skulle det lagrade elektromagnetiska fältet ha genererat en back-emf som resulterar i strömflödet genom kretsen i samma riktning som tidigare. Detta strömflöde genom kretsen fortsätter tills det elektromagnetiska fältet kollapsar vilket resulterar i bakomvandling av elektromagnetisk energi till elektrisk form, vilket får cykeln att upprepas. Men nu skulle kondensatorn ha laddat med motsatt polaritet, på grund av vilken man får en oscillerande vågform som utgången.

oscillationerna som uppstår på grund av interomvandlingen mellan de två energiformerna kan emellertid inte fortsätta för alltid eftersom de skulle utsättas för effekten av energiförlust på grund av kretsens motstånd. Som ett resultat minskar amplituden för dessa svängningar stadigt för att bli noll, vilket gör dem dämpade i naturen.

detta indikerar att för att erhålla oscillationerna som är kontinuerliga och med konstant amplitud måste man kompensera för energiförlusten. Det bör dock noteras att den tillförda energin bör kontrolleras exakt och måste vara lika med den för den förlorade energin för att erhålla oscillationerna med konstant amplitud.

detta beror på att om den tillförda energin är mer än den förlorade energin, kommer amplituden för oscillationerna att öka (figur 2a) vilket leder till en förvrängd utgång; även om den tillförda energin är mindre än den förlorade energin, kommer svängningarnas Amplitud att minska (Figur 2B) vilket leder till ohållbara svängningar.

praktiskt taget är oscillatorerna Ingenting annat än förstärkarkretsarna som är försedda med en positiv eller regenerativ återkoppling där en del av utsignalen matas tillbaka till ingången (Figur 3). Här består förstärkaren av ett förstärkande aktivt element som kan vara en transistor eller en Op-Amp och den bakmatade infassignalen hålls ansvarig för att hålla upp (upprätthålla) svängningarna genom att kompensera för förlusterna i kretsen.

när strömförsörjningen är påslagen kommer oscillationerna att initieras i systemet på grund av det elektroniska bruset som finns i det. Denna ljudsignal färdas runt slingan, förstärks och konvergerar till en enda frekvens sinusvåg mycket snabbt. Uttrycket för den slutna slingförstärkningen för oscillatorn som visas i Figur 3 ges som:

där A är förstärkarens spänningsförstärkning och XML är återkopplingsnätets förstärkning. Här, om en kub > 1, kommer svängningarna att öka i amplitud (figur 2a); även om en Xiaomi < 1, kommer svängningarna att dämpas (Figur 2B). Å andra sidan leder en kub = 1 till oscillationerna som har konstant amplitud (figur 2C). Med andra ord indikerar detta att om återkopplingsslingan är liten, dör oscillationen ut, medan om förstärkningen av återkopplingsslingan är stor, kommer utmatningen att förvrängas; och endast om förstärkningen av återkoppling är enhet, kommer svängningarna att vara av konstant amplitud som leder till självupphållen oscillatorisk krets.

typ av Oscillator

det finns många typer av oscillatorer, men kan i stort sett klassificeras i två huvudkategorier – harmoniska oscillatorer (även kända som linjära oscillatorer) och Avslappningsoscillatorer.

i en harmonisk oscillator är energiflödet alltid från de aktiva komponenterna till de passiva komponenterna och oscillationsfrekvensen bestäms av återkopplingsvägen.

medan i en avslappningsoscillator utbyts energin mellan de aktiva och de passiva komponenterna och oscillationsfrekvensen bestäms av laddnings-och urladdningstiden-konstanter som är involverade i processen. Vidare producerar harmoniska oscillatorer lågförvrängda sinusvågutgångar medan avslappningsoscillatorerna genererar icke-sinusformade (sågtand, triangulära eller fyrkantiga) vågformer.

huvudtyperna av oscillatorer inkluderar:

• Wien Bridge Oscillator
• RC fasskift Oscillator
• Hartley Oscillator
• spänningsstyrd Oscillator
• Colpitts Oscillator
• Clapp oscillatorer
• kristalloscillatorer
• Armstrong Oscillator
• Tuned Collector Oscillator
• Gunn Oscillator
• Cross-Coupled oscillatorer
• Ring oscillatorer
• DYNATRON oscillatorer
• Meissner oscillatorer
• jag önskar-elektroniska oscillatorer
• Pierce oscillatorer
• Robinson oscillatorer
• tri-tet oscillatorer
• Pearson-Anson oscillatorer
• Delay-Line oscillatorer
• Royer oscillatorer
• Elektronkopplade oscillatorer
• Multi-Wave oscillatorer

oscillatorer kan också klassificeras i olika typer beroende på parametern som beaktas, dvs baserat på återkopplingsmekanismen, formen på utgångsvågformen etc.. Dessa klassificeringstyper har givits nedan:

1. klassificering baserad på återkopplingsmekanismen: positiva Återkopplingsoscillatorer och negativa Återkopplingsoscillatorer.
2. klassificering baserad på formen på Utgångsvågformen: Sinusvågoscillatorer, kvadratiska eller rektangulära Vågoscillatorer, Sveposcillatorer (som producerar sågtandutgångsvågform) etc.
3. klassificering baserad på frekvensen för utsignalen: lågfrekventa oscillatorer, Ljudoscillatorer (vars utgångsfrekvens är av ljudomfång), Radiofrekvensoscillatorer, högfrekventa oscillatorer, mycket högfrekventa oscillatorer, ultrahögfrekventa oscillatorer etc.
4. klassificering baserad på typen av frekvensstyrning som används: RC-oscillatorer, LC-oscillatorer, kristalloscillatorer (som använder en kvartskristall för att resultera i en frekvensstabiliserad utgångsvågform) etc.
5. klassificering baserad på arten av frekvensen av Utgångsvågformen: fasta Frekvensoscillatorer och variabla eller Avstämbara Frekvensoscillatorer.

Oscillatorapplikationer

oscillatorer är ett billigt och enkelt sätt att generera specifik frekvens för en signal. Till exempel används en RC-oscillator för att generera en lågfrekvenssignal, EN LC-oscillator används för att generera en högfrekvenssignal och en Op-Amp-baserad oscillator används för att generera en stabil frekvens.oscillationsfrekvensen kan varieras genom att variera komponentvärdet med potentiometerarrangemang.

några vanliga tillämpningar av oscillatorer inkluderar:

• Quartz klockor (som använder en kristalloscillator)
• används i olika ljudsystem och videosystem
• används i olika radio -, TV-och andra kommunikationsenheter
• används i datorer, metalldetektorer, stunpistoler, växelriktare, ultraljud och radiofrekvensapplikationer.
• används för att generera klockpulser för mikroprocessorer och mikrokontroller
• används i larm och surr
• används i metalldetektorer, stunpistoler, växelriktare och ultraljud
• används för att använda dekorativa lampor (t. ex. dansljus)