oszcillátorok konvertálni egy DC bemenet (a tápfeszültség) egy AC kimenet (a hullámforma), amely lehet egy széles körű különböző hullámformák és frekvenciák, amelyek akár bonyolult természetű, vagy egyszerű szinusz hullámok alkalmazástól függően.
az oszcillátorokat számos tesztberendezésben is használják, amelyek szinuszos szinuszhullámokat, négyzet alakú, fűrészfog vagy háromszög alakú hullámformákat, vagy csak változó vagy állandó szélességű impulzusokat állítanak elő. LC oszcillátorok általánosan használt rádiófrekvenciás áramkörök miatt jó fázis zaj jellemzőit, valamint a könnyű végrehajtás.
Egy Oszcillátor alapvetően egy Erősítő a “Pozitív Visszajelzés”, vagy regeneratív visszajelzést (a szakasz), valamint egy a sok probléma elektronikus áramkör tervezés megállás erősítők a oszcilláló közben, hogy oszcillátorok kell döntenie.
az oszcillátorok azért működnek, mert legyőzik visszacsatoló rezonátor áramkörük veszteségeit kondenzátor, induktor vagy mindkettő formájában ugyanabban az áramkörben azáltal, hogy egyenáramú energiát alkalmaznak a kívánt frekvencián ebbe a rezonátor áramkörbe. Más szavakkal, az oszcillátor olyan erősítő, amely pozitív visszacsatolást használ, amely kimeneti frekvenciát generál bemeneti jel használata nélkül.
így az oszcillátorok önfenntartó áramkörök, amelyek pontos frekvencián periodikus kimeneti hullámformát generálnak, és ahhoz, hogy bármely elektronikus áramkör oszcillátorként működjön, a következő három jellemzővel kell rendelkeznie.
- Valamilyen formában Hangerősítő
- a Pozitív Visszajelzés (regeneráció)
- Frekvencia meghatározza visszajelzés hálózati
Egy oszcillátor egy kis jel visszajelzés erősítő nyitott hurok kapnak egyenlő is, vagy kicsit nagyobb, mint egy rezgések kezdeni, de továbbra is rezgések az átlagos hurok nyereséget vissza kell egység. Ezen reaktív komponensek mellett erősítő eszközre, például működési erősítőre vagy bipoláris tranzisztorra van szükség.
az erősítővel ellentétben nincs szükség külső AC bemenetre ahhoz, hogy az oszcillátor működjön, mivel az egyenáramú tápenergiát az oszcillátor a kívánt frekvencián váltakozó energiává alakítja.
alapvető oszcillátor visszacsatolási áramkör
ahol: β visszacsatolási frakció.
Oszcillátor Nyereség Nélkül Visszajelzés
Oszcillátor Szert A Visszajelzések
Oszcillátorok vagy áramköröket, hogy létrehoz egy folyamatos feszültség kimeneti hullámforma a szükséges gyakorisággal az értékek, az induktor, kondenzátorhoz vagy ellenállások képező frekvencia szelektív LC rezonáns tartály áramkör, valamint visszajelzést hálózat. Ez a visszajelzés hálózat egy csillapítás hálózat, amely a nyereség kevesebb, mint egy ( β <1 ), majd elkezdi a rezgések, amikor Aß >1, ami visszatér egység ( Aß =1 ) ha rezgések kezdődik.
Az LC oszcillátorok frekvenciáját hangolt vagy rezonáns induktív/kapacitív (LC) áramkör segítségével vezéreljük, a kapott kimeneti frekvenciát oszcillációs frekvenciának nevezzük. Azáltal, hogy az oszcillátorok visszacsatolják a reaktív hálózatot, a visszacsatolás fázisszöge a frekvencia függvényében változik, ezt pedig Fáziseltolódásnak nevezik.
alapvetően vannak típusú oszcillátorok
- 1. Szinuszos oszcillátorok-ezek az úgynevezett harmonikus oszcillátorok, és általában egy” LC Tuned-feedback “vagy” RC tuned-feedback ” típusú oszcillátor, amely létrehoz egy tisztán szinuszos hullámforma, amely állandó amplitúdó és frekvencia.
- 2. Nem szinuszos oszcillátorok-ezeket relaxációs Oszcillátoroknak nevezik, és komplex, nem szinuszos hullámformákat generálnak, amelyek nagyon gyorsan változnak a stabilitás egyik állapotától a másikig, például “négyzet-hullám”, “háromszög-hullám” vagy “fűrészfogú hullám” típusú hullámformák.
Oszcillátor Rezonancia
Ha egy állandó feszültség van, de a változó gyakorisággal alkalmazzák, hogy egy áramkör, amely egy tekercs, kondenzátor, valamint ellenállás a reaktancia mind a Kondenzátor/Ellenállás, valamint Tekercs/Ellenállás áramkörök változtatni mind az amplitúdó illetve fázis a kimeneti jel, mint a bemeneti jel miatt a reaktancia a felhasznált alkatrészek.
magas frekvenciákon a kondenzátor reaktanciája nagyon alacsony rövidzárlatként működik, míg az induktor reaktanciája nagy, nyitott áramkörként működik. Alacsony frekvenciákon a fordított igaz, a kondenzátor reaktanciája nyitott áramkörként működik, az induktor reaktanciája rövidzárlatként működik.
e két szélsőség Között a kombináció a tekercs, majd kondenzátor termel egy “Tuningolt” vagy a “Rezonancia” áramkör, amely egy Rezonancia Frekvencia, ( ƒr ), amelyben a kapacitív pedig induktív reaktancia az egyenlő, illetve törölje ki egymást, így csak az ellenállás az áramkörben, hogy ellenzi az áram. Ez azt jelenti, hogy nincs fáziseltolódás, mivel az áram fázisban van a feszültséggel. Vegye figyelembe az alábbi áramkört.
Alapvető LC Oszcillátor Tartály Áramkör
Az áramkör tartalmaz egy indukciós tekercs, L pedig egy kondenzátor, C. A kondenzátor tárol energia formájában elektrosztatikus mező, amely termel egy potenciális (statikus feszültség) szerte a lap, míg az induktív tekercs boltokban, az energia formájában elektromágneses mező. A kondenzátor fel van töltve az egyenáramú tápfeszültségre, V a kapcsoló a helyzetbe állításával. Amikor a kondenzátor teljesen fel van töltve, a kapcsoló B pozícióra változik.
a feltöltött kondenzátor párhuzamosan csatlakozik az induktív tekercsen keresztül, így a kondenzátor elkezdi kiüríteni magát a tekercsen keresztül. A c-n keresztüli feszültség csökkenni kezd, amikor az áram a tekercsen keresztül emelkedni kezd.
Ez az emelkedő áram egy elektromágneses mezőt hoz létre a tekercs körül, amely ellenáll az áram áramlásának. Amikor a kondenzátor, C teljesen lemerült az energia, amely eredetileg tárolt kondenzátor, C, mint egy elektrosztatikus mező most tárolt induktív tekercs, l, mint egy elektromágneses mező körül tekercs tekercs tekercsek tekercsek.
mivel az áramkörben nincs külső feszültség a tekercsben lévő áram fenntartásához, az csökkenni kezd, amikor az elektromágneses mező összeomlik. A tekercsben egy hátsó emf (e = -Ldi/dt) indukálódik, miközben az áram az eredeti irányba áramlik.
Ez az áram feltölti a kondenzátort, C az eredeti töltéssel ellentétes polaritással. A C addig töltődik, amíg az áram nullára nem csökken, és a tekercs elektromágneses mezője teljesen le nem omlik.
az eredetileg a kapcsolón keresztül az áramkörbe bevezetett energiát visszaadták a kondenzátornak, amelynek ismét elektrosztatikus feszültségpotenciálja van rajta, bár most az ellenkező polaritással rendelkezik. A kondenzátor újra elindul a tekercsen keresztül, majd az egész folyamat megismétlődik. A feszültség polaritása akkor változik, amikor az energiát oda-vissza továbbítják a kondenzátor és az induktor között, ami AC típusú szinuszos feszültséget és áram hullámformát eredményez.
ezután Ez a folyamat képezi az LC oszcillátorok tartálykörének alapját, és elméletileg ez az oda-vissza kerékpározás határozatlan ideig folytatódik. Azonban a dolgok nem tökéletes, illetve minden alkalommal, amikor az energia át a kondenzátor, C-tekercs, L, majd vissza a L a C egy kis energia veszteségek, amelyek a bomlás a rezgések, hogy nulla idővel.
Ez az oszcilláló hatás, amely az energiát oda-vissza továbbítja a kondenzátor között, C az induktorhoz, l határozatlan ideig folytatódna, ha nem lenne energiaveszteség az áramkörön belül. Az elektromos energia elvész az induktorok tekercsének egyenáramú vagy valós ellenállásában, a kondenzátor dielektrikumában, valamint az áramkör sugárzásában, így az oszcilláció folyamatosan csökken, amíg teljesen el nem halnak, és a folyamat leáll.
ezután egy gyakorlati LC áramkörben az oszcillációs feszültség amplitúdója az oszcilláció minden félciklusánál csökken, és végül nullára csökken. Az oszcillációkat ezután azt mondják, hogy “csillapítják”, a csillapítás mennyiségét az áramkör minősége vagy Q-tényezője határozza meg.
Csillapodó Rezgések
a frekvencia A oszcilláló feszültség függ az értéke, az induktivitás pedig kapacitás az LC tartály áramkör. Most már tudjuk, hogy a rezonancia fordulnak elő a tartály áramkör, kell lennie egy frekvencia pont volt az értéke XC, a kapacitív reaktancia ugyanaz, mint az értéke, XL, az induktív reaktancia ( XL = XC ), s amely ezért kioltja egymást, így csak a DC ellenállás az áramkörben, hogy ellenzi az áram.
Ha most az induktor induktív reaktanciájának görbéjét a kondenzátor kapacitív reaktanciájára helyezzük úgy, hogy mindkét görbe ugyanazon frekvenciatengelyeken legyen, akkor a metszéspont megadja nekünk a rezonancia frekvenciapontot ( ƒr vagy wr), az alábbiak szerint.
rezonancia frekvencia
ahol: ƒr Hertzben van, L Henriesben van, C pedig Faradsban.
ezután a frekvencia, amelyen ez megtörténik, a következő:
ezután a fenti egyenlet egyszerűsítésével megkapjuk a rezonáns frekvencia végső egyenletét, ƒr egy hangolt LC áramkörben:
LC oszcillátor rezonáns frekvenciája
- ahol:
- L az induktivitás Henries
- C a kapacitás Farads
- ƒr a kimeneti frekvencia Hertz
Ez az egyenlet azt mutatja, hogy ha L vagy C csökken, a frekvencia növekszik. Ez a kimeneti frekvencia általában a ( ƒr) rövidítést kapja, hogy “rezonáns frekvenciaként” azonosítsa.
ahhoz, hogy az oszcillációk egy LC tartály áramkörben maradjanak, ki kell cserélnünk az egyes oszcillációkban elvesztett összes energiát, valamint állandó szinten kell tartanunk ezeknek az oszcillációknak az amplitúdóját. A kicserélt energia mennyiségének tehát meg kell egyeznie az egyes ciklusok során elvesztett energiával.
Ha a kicserélt energia túl nagy, az amplitúdó növekedni fog, amíg a tápvezetékek vágása meg nem történik. Alternatív megoldásként, ha a kicserélt energia mennyisége túl kicsi, az amplitúdó idővel végül nullára csökken, és az oszcillációk leállnak.
az elveszett energia cseréjének legegyszerűbb módja az, ha a kimenet egy részét az LC tartály áramköréből veszi, felerősíti, majd újra betölti az LC áramkörbe. Ez a folyamat érhető el egy feszültség erősítő segítségével op-amp, FET vagy bipoláris tranzisztor, mint az aktív eszköz. Ha azonban a visszacsatoló erősítő hurokerősítése túl kicsi, akkor a kívánt oszcilláció nullára bomlik, ha pedig túl nagy, akkor a hullámforma torzul.
az állandó oszcilláció létrehozásához pontosan ellenőrizni kell az LC hálózatba táplált energia szintjét. Ezután az automatikus amplitúdó vagy a nyereségszabályozás valamilyen formájának kell lennie, amikor az amplitúdó felfelé vagy lefelé próbál eltérni a referenciafeszültségtől.
a stabil oszcilláció fenntartásához az áramkör teljes nyereségének egynek vagy egységnek kell lennie. Kisebb, és az oszcillációk nem indul el, vagy meghal el a nullára, többé az oszcillációk fog bekövetkezni, de az amplitúdó lesz nyírni a tápfeszültség sínek okoz torzulást. Vegye figyelembe az alábbi áramkört.
alapvető tranzisztor LC oszcillátor áramkör
a bipoláris tranzisztor használják, mint a LC oszcillátorok erősítő a hangolt LC tartály áramkör működik, mint a kollektor terhelés. Egy másik L2 tekercs a tranzisztor bázisa és kibocsátója között van összekötve, amelynek elektromágneses mezője “kölcsönösen” kapcsolódik az L tekercshez.
“kölcsönös induktivitás” létezik a két áramkör között, és az egyik tekercs áramkörben áramló változó áram elektromágneses indukcióval potenciális feszültséget indukál a másikban (transzformátorhatás), így mivel az oszcillációk a hangolt áramkörben fordulnak elő, az elektromágneses energiát az L tekercsről az L2 tekercsre továbbítják, és ugyanolyan frekvenciájú feszültséget alkalmaznak, mint a hangolt áramkörben a tranzisztor alapja és emittere között. Ily módon a szükséges automatikus visszacsatolási feszültséget alkalmazzák az erősítő tranzisztorra.
a visszacsatolás mennyisége növelhető vagy csökkenthető a két L és L2 tekercs közötti kapcsolás megváltoztatásával. Amikor az áramkör oszcillál, az impedanciája ellenáll, a kollektor és az alapfeszültség pedig 180o fázison kívül. Az oszcillációk (úgynevezett frekvencia stabilitás) fenntartása érdekében a hangolt áramkörre alkalmazott feszültségnek “fázison belül” kell lennie a hangolt áramkörben fellépő oszcillációkkal.
ezért további 180o fáziseltolódást kell bevezetnünk a gyűjtő és a bázis közötti visszacsatolási útvonalba. Ez úgy érhető el, kanyargós a tekercs L2 a megfelelő irányba képest tekercs L ad nekünk a helyes amplitúdó illetve fázis kapcsolatok az Oszcillátor áramkör, vagy a csatlakozás egy phase shift hálózat között a kimenet, bemeneti erősítő.
az LC oszcillátor tehát “szinuszos oszcillátor” vagy “harmonikus oszcillátor”, ahogyan azt gyakrabban nevezik. Az LC oszcillátorok nagyfrekvenciás szinuszhullámokat generálhatnak rádiófrekvenciás (RF) típusú alkalmazásokhoz, a tranzisztoros erősítő bipoláris tranzisztor vagy Fet.
a harmonikus oszcillátorok sokféle formában jönnek létre, mivel sokféle módon lehet létrehozni egy LC szűrőhálózatot és erősítőt, a leggyakoribb a Hartley LC oszcillátor, a Colpitts LC oszcillátor, az Armstrong oszcillátor és a Clapp oszcillátor, hogy néhányat említsünk.
LC oszcillátor példa No1
200mh induktivitás és 10pf kondenzátor párhuzamosan csatlakozik egy LC oszcillátor tartály áramkör létrehozásához. Számítsa ki az oszcilláció frekvenciáját.
akkor láthatjuk a fenti példából, hogy akár a kapacitás, A C, akár az induktivitás értékének csökkentésével L hatással lesz az LC tartály áramkör oszcillációjának gyakoriságára.
LC oszcillátorok összefoglalása
az LC oszcillátor rezonáns tartály áramköréhez szükséges alapvető feltételek a következők.
- az oszcillációk létezéséhez az oszcillátor áramkörnek reaktív (frekvencia-függő) komponenst kell tartalmaznia, akár egy “induktor”, (L) vagy egy “kondenzátor”, (C), valamint egy egyenáramú áramforrást.
- egy egyszerű induktor-kondenzátorban, LC áramkörben az oszcillációk idővel csillapodnak az alkatrészek és az áramköri veszteségek miatt.
- Feszültségerősítés szükséges ezen áramköri veszteségek leküzdéséhez és pozitív nyereség biztosításához.
- az erősítő általános nyereségének nagyobbnak kell lennie, mint egy egység.
- az oszcillációk fenntarthatók úgy, hogy a kimeneti feszültség egy részét visszatáplálják a megfelelő amplitúdójú és in-fázisú (0o) hangolt áramkörbe.
- oszcillációk csak akkor fordulhatnak elő, ha a visszajelzés “pozitív” (önregeneráció).
- az áramkör teljes fáziseltolódásának nullának vagy 360o-nak kell lennie, hogy a visszacsatoló hálózat kimeneti jelének “fázisában” legyen a bemeneti jel.
a következő bemutató, Oszcillátorok, megvizsgáljuk a működését, az egyik leggyakoribb LC oszcillátor áramkör, amely két tekercs induktivitás alkotnak egy központ megérintette induktivitás belül a rezonáns tartály áramkör. Ez a fajta LC oszcillátor áramkör ismert általánosan, mint egy Hartley oszcillátor.
