Ossillators: Wat is dit? (Definisie, Tipes, & Toepassings)
Wat is 'n Ossiller?
'n ossiller is 'n sirkuit wat 'n kontinue, herhalende, wisselende golfvorm produseer sonder enige invoer. Ossillers verander grondrigtige stroomvloei van 'n DC-bron na 'n wisselgolfvorm wat die gewenste frekwensie het, soos deur sy sirkuitelemente bepaal.
Die basiese beginsel agter die werking van ossillers kan verstaan word deur die gedrag van 'n LC-tank-sirkuit te ontleed, soos in Figuur 1 hieronder getoon, wat 'n spoel L en 'n volledig vooraf-opgelaaide kondensator C as sy komponente gebruik. Hier begin die kondensator eers om via die spoel te ontlaai, wat lei tot die omskakeling van sy elektriese energie na die elektromagnetiese veld, wat in die spoel gestoor kan word. Wanneer die kondensator volledig ontlaai is, sal daar geen stroomvloei in die sirkuit wees nie.
Tog, by daardie tyd, sou die gestoorde elektromagnetiese veld reeds 'n terugvoer-emf gegenereer het wat lei tot die stroomvloei deur die sirkuit in dieselfde rigting as voorheen. Hierdie stroomvloei deur die sirkuit gaan voort totdat die elektromagnetiese veld instort, wat lei tot die terugskakeling van die elektromagnetiese energie na elektriese vorm, wat die siklus laat herhaal. Tog, nou sou die kondensator met die teenoorgestelde polariteit opgelaaide wees, waardoor een 'n ossillerende golfvorm as uitset kry.
Tog, die ossillasies wat as gevolg van die interkonversie tussen die twee energievorme ontstaan, kan nie ewig voortgaan nie, omdat hulle aan die effek van energieverlies as gevolg van die weerstand van die sirkuit blootgestel is. As gevolg hiervan neem die amplituud van hierdie ossillasies steeds af tot nul, wat hulle demp in aard.
Dit dui daarop dat om kontinue ossillasies met konstante amplituud te verkry, een moet inspeel vir die energieverlies. Dit moet egter opgemerk word dat die verskafde energie presies beheer moet word en gelyk moet wees aan die verlore energie om ossillasies met konstante amplituud te verkry.
Dit is omdat, as die verskafde energie meer is as die verlore energie, dan sal die amplituud van die ossillasies toeneem (Figuur 2a) wat lei tot 'n versteurde uitset; terwyl as die verskafde energie minder is as die verlore energie, dan sal die amplituud van die ossillasies afneem (Figuur 2b) wat lei tot onhoudbare ossillasies.
Prakties gesproke, is ossillers niets anders as versterkersirkuite wat met positiewe of regeneratiewe terugvoer versien is, waarin 'n deel van die uitsetsignaal teruggevoer word na die invoer (Figuur 3). Hier bestaan die versterker uit 'n versterkende aktiewe element wat 'n transistor of 'n Op-Amp kan wees, en die teruggevoerde in-fase-signal is verantwoordelik om die ossillasies te handhaaf deur in te speel vir die verliese in die sirkuit.
Wanneer die kragvoorsiening aan is, sal die ossillasies in die stelsel begin as gevolg van die elektroniese geraas in dit. Hierdie geraas-signal reis rondom die lus, word versterk en konvergeer binne 'n kort tyd na 'n enkele frekwensie sinus-golf. Die uitdrukking vir die geslote-lus-versterking van die ossiller in Figuur 3 word gegee as:
Waar A die spanningversterking van die versterker is en β die versterking van die terugvoernetwerk. Hier, as Aβ > 1, dan sal die ossillasies in amplituud toeneem (Figuur 2a); terwyl as Aβ < 1, dan sal die ossillasies gedemp wees (Figuur 2b). Anderkant, Aβ = 1 lei tot ossillasies met konstante amplituud (Figuur 2c). Met ander woorde, dit dui daarop dat as die terugvoerlusversterking klein is, dan sterf die ossillasie uit, terwyl as die versterking van die terugvoerlus groot is, dan sal die uitset versteurd wees; en slegs as die versterking van die terugvoer eenheid is, dan sal die ossillasies met konstante amplituud lei tot 'n self-handhaafde ossillerende sirkuit.
Tipe van Ossiller
Daar is baie tipes ossillers, maar kan in breë termine verdeel word in twee hoofkategorieë – Harmoniese Ossillers (ook bekend as Lineêre Ossillers) en Ontspanningsossillers.
In 'n harmoniese ossiller, is die energiefluis altyd van die aktiewe komponente na die pasiewe komponente en die frekwensie van die ossillasies word bepaal deur die terugvoerpad.
Terwyl in 'n ontspanningsossiller, word die energie uitgewissel tussen die aktiewe en die pasiewe komponente en die frekwensie van die ossillasies word bepaal deur die laai- en ontlaaityd-konstantes betrokke by die proses. Verder produseer harmoniese ossillers laag-versteurde sinus-golf-uitsette, terwyl ontspanningsossillers nie-sinus-vormige (zaagtand, driehoek of vierkant) golfvorms genereer.
Die hoof tipes Ossillers sluit in:
Wien Bridge Ossiller
RC Fase-verskuiving Ossiller
Hartley Ossiller
Spanning-gestuurde Ossiller
Colpitts Ossiller
Clapp Ossillers
Kristal Ossillers
Armstrong Ossiller
Gestemde Kollektor Ossiller
Gunn Ossiller
Kruisgekoppleerde Ossillers
Ring Ossillers
Dynatron Ossillers
Meissner Ossillers
Opto-Elektroniese Ossillers
Pierce Ossillers
Robinson Ossillers
Tri-tet Ossillers
Pearson-Anson Ossillers
Vertragingslyn Ossillers
Royer Ossillers
Elektron Koppleerde Ossillers
Multi-Golf Ossillers
Ossillers kan ook in verskillende tipes verdeel word afhangende van die parameter wat oorweeg word, nl. gebaseer op die terugvoer-meganisme, die vorm van die uitset-golfvorm, ens. Hierdie klassifikasietipes word hieronder gegee:
Klassifikasie Gebaseer op die Terugvoer-Meganisme: Positiewe Terugvoer Ossillers en Negatiewe Terugvoer Ossillers.
Klassifikasie Gebaseer op die Vorm van die Uitset-Golfvorm: Sinus-Golf Ossillers, Vierkant- of Rechthoekige Golf Ossillers, Sweep Ossillers (wat 'n zaagtand-uitset-golfvorm produseer), ens.
Klassifikasie Gebaseer op die Frekwensie van die Uitset-Signaal: Laag-Frekwentie Ossillers, Audio Ossillers (wat 'n audio-bereikse frekwensie het), Radio Frekwensie Ossillers, Hoë-Frekwentie Ossillers, Baie Hoë-Frekwentie Ossillers, Ultra Hoë-Frekwentie Ossillers, ens.
Klassifikasie Gebaseer op die Tipe Frekwensiebeheer Gebruik: RC Ossillers, LC Ossillers, Kristal Ossillers (wat 'n kwarts-kristal gebruik om 'n frekwensie-gestabiliseerde uitset-golfvorm te produseer), ens.
Klassifikasie Gebaseer op die Aard van die Frekwensie van die Uitset-Golfvorm: Vaste Frekwensie Ossillers en Veranderlike of Instelbare Frekwensie Ossillers.
Ossiller Toepassings
Ossillers is 'n goedkope en maklike manier om 'n spesifieke frekwensie van 'n signaal te genereer. Byvoorbeeld, word 'n RC ossiller gebruik om 'n Lae Frekwensie signaal te genereer, 'n LC ossiller om 'n Hoë Frekwensie signaal te genereer, en 'n Op-Amp-gebaseerde ossiller om 'n stabiele frekwensie te genereer.
Die frekwensie van ossillasie kan verander word deur die komponentwaarde te verander met potensiometer-regstellings.
Sommige algemene toepassings van ossillers sluit in:
