Oscillatorer konvertere EN DC-inngang (forsyningsspenningen) til EN AC-utgang (bølgeformen), som kan ha et bredt spekter av forskjellige bølgeformer og frekvenser som kan være enten kompliserte i naturen eller enkle sinusbølger avhengig av applikasjonen.Oscillatorer brukes også i mange deler av testutstyr som produserer enten sinusformede sinusbølger, firkantede, sawtooth eller trekantede bølgeformer eller bare et tog med pulser av variabel eller konstant bredde. LC Oscillatorer brukes ofte i radiofrekvenskretser på grunn av deres gode fasestøyegenskaper og deres enkle implementering.En Oscillator er i utgangspunktet En Forsterker med «Positiv Tilbakemelding», eller regenerativ tilbakemelding (i fase), og en av de mange problemene i elektronisk kretsdesign er å stoppe forsterkere fra å svinge mens du prøver å få oscillatorer til å svinge.Oscillatorer fungerer fordi de overvinne tapene av deres tilbakemelding resonator krets enten i form av en kondensator, induktor eller begge i samme krets ved å bruke DC energi på ønsket frekvens i denne resonator krets. Med andre ord er en oscillator en forsterker som bruker positiv tilbakemelding som genererer en utgangsfrekvens uten bruk av et inngangssignal.
Således Oscillatorer er selvbærende kretser som genererer en periodisk utgangsbølgeform ved en presis frekvens og for en hvilken som helst elektronisk krets for å fungere som en oscillator, må den ha følgende tre egenskaper.
- En form For Forsterkning
- Positiv Tilbakemelding (regenerering)
- En Frekvens bestemme tilbakemelding nettverk
en oscillator har en liten signal tilbakemelding forsterker med en åpen-loop gevinst lik for eller litt større enn en for svingninger å starte, men for å fortsette svingninger gjennomsnittlig loop gevinst må gå tilbake til enhet. I tillegg til disse reaktive komponentene er det nødvendig med en forsterkningsanordning som En Operasjonsforsterker eller Bipolar Transistor.I Motsetning til en forsterker er det ingen ekstern AC-inngang som kreves for å få Oscillatoren til å fungere ettersom DC-forsyningsenergien omdannes av oscillatoren til AC-energi ved ønsket frekvens.
Grunnleggende Oscillator Tilbakemelding Krets
hvor: β er en tilbakemelding fraksjon.
Oscillator Gevinst Uten Tilbakemelding
Oscillator Gevinst Med Tilbakemelding
oscillatorer er kretser som genererer en kontinuerlig spenning utgang bølgeform ved en ønsket frekvens med verdiene av induktorer, kondensatorer eller motstander danner en frekvens selektiv lc resonant tank krets og tilbakemelding nettverk. Dette tilbakemeldingsnettverket er et dempingsnettverk som har en gevinst på mindre enn en (β <1) og starter svingninger Når Enß >1 som returnerer til enhet ( Enß =1 ) når svingningene begynner.
lc oscillatorer frekvensen styres ved hjelp av en innstilt eller resonant induktiv / kapasitiv (lc) krets med den resulterende utgangsfrekvensen blir kjent som Oscillation Frekvens. Ved å gjøre oscillatorer tilbakemelding et reaktivt nettverk fasevinkelen av tilbakemeldingen vil variere som en funksjon av frekvens, og dette kalles Faseskift.
Det er i utgangspunktet Typer Oscillatorer
- 1. Sinusformede Oscillatorer-Disse er Kjent Som Harmoniske Oscillatorer og er generelt En» LC Tuned-feedback «Eller» RC tuned-feedback » Type Oscillator som genererer en ren sinusformet bølgeform som har konstant amplitude og frekvens.
- 2. Ikke-Sinusformede Oscillatorer-Disse er kjent som Avslapningsoscillatorer og genererer komplekse ikke-sinusformede bølgeformer som endres veldig raskt fra en tilstand av stabilitet til en annen som «Kvadratbølge», «Trekantet bølge» eller «Sagtannet bølge» type bølgeformer.
Oscillator Resonans
når en konstant spenning, men med varierende frekvens påføres en krets som består av en induktor, kondensator og motstand reaktansen til Både Kondensatoren/Motstanden Og Induktoren/Motstandskretsene er å endre både amplitude og fase av utgangssignalet i forhold til inngangssignalet på grunn av reaktansen til komponentene som brukes.
ved høye frekvenser er reaktansen til en kondensator svært lav som virker som en kortslutning mens reaktansen til induktoren er høyvirkende som en åpen krets. Ved lave frekvenser er omvendt sant, kondensatorens reaktans virker som en åpen krets og induktansens reaktans virker som kortslutning.
mellom disse to ytterpunktene kombinasjonen av induktoren og kondensatoren produserer en «Innstilt» eller «Resonans» krets som har En Resonansfrekvens, (ƒ) der kapasitiv og induktiv reaktans er like og avbryte ut hverandre, slik at bare motstanden i kretsen for å motsette strømmen av strøm. Dette betyr at det ikke er noen faseskift da strømmen er i fase med spenningen. Vurder kretsen nedenfor.
Grunnleggende Lc Oscillator Tank Krets
kretsen består av en induktiv spole, L og en kondensator, C. kondensatoren lagrer energi i form av et elektrostatisk felt og som produserer en potensiell (statisk spenning) Over PLATENE, Mens Den Induktive spolen lagrer sin energi i form av et elektromagnetisk felt. Kondensatoren er ladet OPP TIL DC forsyningsspenningen, V ved å sette bryteren i posisjon A. Når kondensatoren er fulladet, endres bryteren Til posisjon B.
den ladede kondensatoren er nå koblet parallelt over den induktive spolen, slik at kondensatoren begynner å tømme seg selv gjennom spolen. Spenningen Over C begynner å falle når strømmen gjennom spolen begynner å stige.
denne stigende strømmen setter opp et elektromagnetisk felt rundt spolen som motstår denne strømmen av strøm. Når kondensatoren, c er helt utladet energien som opprinnelig ble lagret i kondensatoren, c Som et elektrostatisk felt er nå lagret i den induktive spolen, L som et elektromagnetisk felt rundt spolene viklingene.siden det nå ikke er noen ekstern spenning i kretsen for å opprettholde strømmen i spolen, begynner den å falle når det elektromagnetiske feltet begynner å kollapse. En tilbake emf er indusert i spolen (e = -Ldi/dt) holde strømmen flyter i den opprinnelige retningen.
denne strømmen lader opp kondensator, C med motsatt polaritet til sin opprinnelige ladning. C fortsetter å lade opp til strømmen reduseres til null og spolens elektromagnetiske felt har kollapset helt.energien som opprinnelig ble introdusert i kretsen gjennom bryteren, har blitt returnert til kondensatoren som igjen har et elektrostatisk spenningspotensial over det, selv om det nå er motsatt polaritet. Kondensatoren begynner nå å tømme igjen tilbake gjennom spolen og hele prosessen gjentas. Polariteten til spenningen endres når energien sendes frem og tilbake mellom kondensatoren og induktoren som produserer en ac-type sinusformet spenning og strømbølgeform.denne prosessen danner da grunnlaget for en LC oscillatorer tank krets og teoretisk denne sykling frem og tilbake vil fortsette på ubestemt tid. Men ting er ikke perfekt, og hver gang energi overføres Fra kondensatoren, c til spole, L Og tilbake Fra L Til C noen energitap oppstår som forfaller svingninger til null over tid.denne oscillerende virkningen av å sende energi frem og tilbake mellom kondensatoren, C Til induktoren, ville fortsette på ubestemt tid hvis Det ikke var for energitap i kretsen. Elektrisk energi går tapt I DC eller ekte motstand av induktorspolen, i kondensatorens dielektriske og i stråling fra kretsen, slik at svingningen avtar jevnt til de dør helt og prosessen stopper.
så i en praktisk LC-krets reduseres amplituden til oscillatorisk spenning ved hver halv svingningssyklus og vil til slutt dø bort til null. Oscillasjonene sies da å være «dempet» med mengden demping som bestemmes av kretsens kvalitet eller Q-faktor.
Dempede Oscillasjoner
frekvensen av oscillatorisk spenning avhenger av verdien av induktans og kapasitans i LC tankkretsen. Vi vet nå at for resonans skal forekomme i tankkretsen, må det være et frekvenspunkt var verdien AV XC, den kapasitive reaktansen er den samme som VERDIEN AV XL, den induktive reaktansen (XL = XC ) og som derfor vil avbryte hverandre ut og bare FORLATE DC-motstanden i kretsen for å motsette strømmen av strøm.
hvis vi nå plasserer kurven for induktiv reaktans av induktoren på toppen av kurven for kapasitiv reaktans av kondensatoren slik at begge kurver er på samme frekvensakser, vil skjæringspunktet gi oss resonansfrekvenspunktet, ( ƒ eller wr ) som vist nedenfor.
Resonansfrekvens
hvor: ƒ er I Hertz, L er I Henries og C er I Farads.
da er frekvensen der dette vil skje gitt som:
ved å forenkle ligningen ovenfor får vi den endelige ligningen For Resonansfrekvens, ƒ i en innstilt LC-krets som:
Resonansfrekvens for EN Lc-Oscillator
- hvor:
- l Er Induktansen i Henries
- C Er Kapasitansen I Farads
- ƒ er Utgangsfrekvensen i Hertz
denne ligningen viser at hvis Enten L eller C reduseres, øker frekvensen. Denne utgangsfrekvensen er vanligvis gitt forkortelsen til (ƒ) for å identifisere den som «resonansfrekvensen».For å holde oscillasjonene i gang i EN lc-tankkrets, må vi erstatte all energi som er tapt i hver svingning, og også opprettholde amplituden til disse svingningene på et konstant nivå. Mengden energi som erstattes må derfor være lik energien som går tapt under hver syklus.
hvis energien som erstattes er for stor, vil amplituden øke til klipping av forsyningsskinnene oppstår. Alternativt, hvis mengden energi som erstattes er for liten, vil amplituden til slutt redusere til null over tid, og svingningene vil stoppe.Den enkleste måten å erstatte denne tapte energien på er å ta en del av utgangen fra lc-tankkretsen, forsterke den og deretter mate den tilbake til LC-kretsen igjen. Denne prosessen kan oppnås ved hjelp av en spenningsforsterker ved hjelp av en op-amp, FET eller bipolar transistor som sin aktive enhet. Men hvis sløyfeforsterkningen til tilbakemeldingsforsterkeren er for liten, faller den ønskede svingningen til null, og hvis den er for stor, blir bølgeformen forvrengt.
for å produsere en konstant svingning, må nivået av energien som mates tilbake til LC-nettverket, kontrolleres nøyaktig. Da må det være noen form for automatisk amplitude eller forsterkningskontroll når amplituden forsøker å variere fra en referansespenning enten opp eller ned.
for å opprettholde en stabil svingning må den totale gevinsten av kretsen være lik en eller enhet. Noe mindre og svingninger vil ikke starte eller dø bort til null, noe mer svingninger vil oppstå, men amplituden vil bli klippet av tilførselsskinnene forårsaker forvrengning. Vurder kretsen nedenfor.
Grunnleggende Transistor Lc Oscillator Krets
En Bipolar Transistor brukes som lc oscillatorer forsterker med innstilt lc tank krets fungerer som kollektor belastning. En annen spole L2 er koblet mellom basen Og emitteren til transistoren hvis elektromagnetiske felt er «gjensidig» kombinert med spolen L.»Gjensidig induktans» eksisterer mellom de to kretsene og den skiftende strømmen som strømmer i en spolekrets induserer, ved elektromagnetisk induksjon, en potensiell spenning i den andre (transformatoreffekten) slik at svingningene oppstår i den avstemte kretsen, overføres elektromagnetisk energi fra spole L til spole L2 og en spenning av samme frekvens som den i den avstemte kretsen påføres mellom basen og emitteren til transistoren. På denne måten blir den nødvendige automatiske tilbakemeldingsspenningen påført forsterkningstransistoren.
mengden tilbakemelding kan økes eller reduseres ved å endre koblingen Mellom De To spolene L Og L2. Når kretsen oscillerer, er impedansen resistiv og kollektoren og basespenningen er 180o ute av fase. For å opprettholde svingninger (kalt frekvensstabilitet) må spenningen på den avstemte kretsen være «i fase» med oscillasjonene som forekommer i den avstemte kretsen.
derfor må vi introdusere en ekstra 180o faseskift i tilbakemeldingsbanen mellom samleren og basen. Dette oppnås ved å vikle spolen Av L2 i riktig retning i forhold til spolen L gir oss riktig amplitude og faseforhold For Oscillatorer krets eller ved å koble en faseskift nettverk mellom utgang og inngang av forsterkeren.
LC-Oscillatoren er derfor en «Sinusformet Oscillator» eller en «Harmonisk Oscillator» som det ofte kalles. LC-oscillatorer kan generere høyfrekvente sinusbølger for bruk i radiofrekvens (RF) type applikasjoner med transistorforsterkeren av En Bipolar Transistor eller FET.Harmoniske Oscillatorer kommer i mange forskjellige former fordi det er mange forskjellige måter å konstruere EN lc filter nettverk og forsterker med de vanligste Er Hartley Lc Oscillator, Colpitts LC Oscillator, Armstrong Oscillator Og Clapp Oscillator for å nevne noen.
Lc Oscillator Eksempel No1
en induktans på 200mH og en kondensator på 10pf er koblet sammen parallelt for å skape EN lc oscillator tank krets. Beregn frekvensen av svingning.
Da kan Vi se fra eksemplet ovenfor at ved å redusere verdien av enten kapasitansen, C Eller induktansen, Vil L få effekten av å øke frekvensen av oscillasjon AV LC tankkretsen.
Lc Oscillatorer Sammendrag
de grunnleggende betingelser som kreves for EN lc oscillator resonant tank krets er gitt som følger.for at oscillasjoner skal eksistere, må en oscillatorkrets inneholde en reaktiv (frekvensavhengig) komponent enten en «Induktor», (L) Eller En «Kondensator», (C) samt EN LIKESTRØMSKILDE.
i neste tutorial Om Oscillatorer, vil vi undersøke driften av en AV de vanligste lc oscillator kretser som bruker to induktans spoler for å danne et senter tappet induktans innenfor sin resonant tank krets. DENNE TYPEN lc oscillator krets er kjent vanligvis som En Hartley Oscillator.
