Oszillatorlar: Nədir? (Tərif, Növləri və Tətbiqləri)
Nədir Osiloskop?
Osiloskop, heç bir giriş olmadan davamlı, təkrarlanan, alternativ dalğalı sinyal yaradan şəbəkədir. Osiloskoplar asılı olaraq, DC mənbədən gələn unidirectional cərəyan axını istifadə edərək, şəbəkə komponentləri tərəfindən qərar verilən istənilən tezlikdəki alternativ dalğalı sinyala çevrilir.
Osiloskopların işləmə prinsipini, aşağıdakı Şəkil 1-də göstərilən LC tank şəbəkəsinin rəvhinə baxmaqla anlaya bilərsiniz. Bu şəbəkə, indüktor L və tam öncədən zaryadlanmış kondensator C kimi komponentlərdən ibarətdir. Burada, ilk olaraq, kondensator indüktor vasitəsiylə boşalır, bu da onun elektrik enerjisinin indüktorda saxlanıla bilən elektromaqnit sahasına çevrilmesinə səbəb olur. Kondensator tamamıyla boşaldıqda, şəbəkədə cərəyan axını olmayacaq.
Amma o zamana qədər, saxlanılan elektromaqnit saha geri EMF yaratmış olacaq, bu da cərəyanın şəbəkədə evvelki istiqamətində akması nəticəsindən olacaq. Bu cərəyanın şəbəkədə akması, elektromaqnit sahanın çöküşünə qədər davam edəcək, bu da elektromaqnit enerjinin yenidən elektrik formuna çevrilməsinə və dövrün təkrarlanmasına səbəb olacaq. Amma, indi kondensator müqabil qutbudan zaryadlanmış olacaq, bu da çıxışda osiloskoplu dalğalı sinyal alına bilər.
Amma, iki enerji forması arasında dönüşüm nəticəsində ortaya çıxan osillasyonlar, şəbəkənin mukavemeti nəticəsində olan enerji itirilişinin təsiri altında sonsuza qədər davam edə bilməz. Nəticədə, bu osillasyonların amplitudu dərindən sıfıra doğru azalır, bu da onları dämp edilmiş hale getirir.
Bu, davamlı və sabit amplitudlu osillasyonlar almak üçün enerji itirilərini kompensasiya etməli olduğumuzu göstərir. Amma, təqdim edilən enerjinin dəqiqliklə kontrol edilərək və itirilən enerjiyə bərabər olması ilə sabit amplitudlu osillasyonlar alına bilər.
Çünki, təqdim edilən enerji, itirilən enerjidən çoxdirsə, osillasyonların amplitudi artacaq (Şəkil 2a), bu da bozulmuş çıxışa səbəb olacaq; amma, təqdim edilən enerji, itirilən enerjidən azdirsə, osillasyonların amplitudi azalacaq (Şəkil 2b), bu da dayanıqasız osillasyonlara səbəb olacaq.
Praktiki, osiloskoplar, bir hissəsi çıxışdan girişə qayıdın edilən pozitiv və ya rejenerativ geri bildirim ilə təmin edilən amplifikator şəbəkələrdir (Şəkil 3). Burada, amplifikator, tranzistor və ya Op-Amp kimi aktiv elementi olan amplifikator və in-fazadakı geri bildirim, şəbəkədəki itirilərlə mübarizə aparaqla osillasyonları saxlamaq üçün məsuliyyət daşıyır.
Gücləndirmə cihazı açıldığında, sistemdəki elektronik şum nəticəsində osillasyonlar başlayacaq. Bu şum sinyali dairədə dolaşır, amplifikasiya edilir və çox tez bir sinqusoidal sinyala dönüştürülür. Şəkil 3-də göstərilən osiloskopun kapalı dairə kazancının ifadəsi aşağıdakı kimi verilir:
Burada A amplifikatorun voltaj kazancıdır və β geri bildirim şəbəkəsinin kazancıdır. Əgər Aβ > 1dirsə, osillasyonların amplitudi artacaq (Şəkil 2a); əgər Aβ < 1dirsə, osillasyonlar dämp olunacaq (Şəkil 2b). Amma, Aβ = 1dirsə, sabit amplitudlu osillasyonlar alınacaq (Şəkil 2c). Başqa bir deyişlə, bu, geri bildirim dairəsinin kazancı kiçikdirsə, osillasyonlar sönməyə, amma geri bildirim dairəsinin kazancı böyükdürsə, çıxış bozulacaq; və yalnız geri bildirim dairəsinin kazancı birə bərabərdirsə, osillasyonlar sabit amplitudlu olacaq və özünü idarə edən osiloskoplu dairə alınacaq.
Osiloskop Növləri
Bir çox növ osiloskop var, amma genel olaraq iki ana kategoriya - Harmonik Osiloskoplar (Həmçinin Xətti Osiloskoplar kimi tanınır) və Deyilənək Osiloskoplar adlandırılır.
Harmonik osiloskopda, enerji axını həmişə aktiv komponentlərdən pasiv komponentlərə gedir və osillasyonların tezliyi geri bildirim yolunda qərar verilir.
Amma, deyilənək osiloskopda, aktiv və pasiv komponentlər arasında enerji mübadiləsi edilir və osillasyonların tezliyi zaryadlanma və boşalanma zaman sabitləri tərəfindən müəyyənləşdirilir. Daha da, harmonik osiloskoplar, yüksək keyfiyyətli sinusoidal sinyal çıxışları yaratır, amma deyilənək osiloskoplar, non-sinusoidal (dişəvi, üçbucaq və kvadrat) dalğa formaları yaratır.
Osiloskopların əsas növləri aşağıdakılardır:
Vien Köprüsü Osiloskopu
RC Faz Salınımı Osiloskopu
Hartley Osiloskopu
Təzyiq İdarə Olunan Osiloskop
Colpitts Osiloskopu
Clapp Osiloskopları
Kristal Osiloskopları
Armstrong Osiloskopu
Soyutulan Kollektor Osiloskopu
Gunn Osiloskopu
Kəskin-Kəskin Osiloskoplar
Halqa Osiloskopları
Dynatron Osiloskopları
Meissner Osiloskopları
Opto-Elektron Osiloskopları
Pierce Osiloskopları
Robinson Osiloskopları
Tri-tet Osiloskopları
Pearson-Anson Osiloskopları
Gecikmə Xətti Osiloskopları
Royer Osiloskopları
Elektron Bağlı Osiloskoplar
Multi Dalga Osiloskopları
Osiloskoplar, dəyişən parametrlərə görə də klassifika edilə bilər, yəni geri bildirim mekanizmi, çıxış dalğanın forması, vs. Bu klassifika növləri aşağıdakı kimi verilir:
Geri Bildirim Mekanizminə Göre Klassifikasiya: Müsbət Geri Bildirim Osiloskopları və Mənfi Geri Bildirim Osiloskopları.
Çıxış Dalğanın Formasına Göre Klassifikasiya: Sinusoidal Dalğalı Osiloskoplar, Kvadrat və Ya Düzbucaqlı Dalğalı Osiloskoplar, Dişəvi Dalğalı Osiloskoplar (dişəvi dalğa forması yaratır), vs.
Çıxış Sinyalinin Tezliyinə Göre Klassifikasiya: Düşük Frekanslı Osiloskoplar, Audiya Frekanslı Osiloskoplar (çıxış frekansı audiya diapazonundadır), Radyo Frekanslı Osiloskoplar, Yüksək Frekanslı Osiloskoplar, Çok Yüksək Frekanslı Osiloskoplar, Üzrə Yüksək Frekanslı Osiloskoplar, vs.
Frekans Kontrol Növünə Göre Klassifikasiya: RC Osiloskopları, LC Osiloskopları, Kristal Osiloskopları (kuvars kristalını istifadə edərək frekans stabil olan çıxış dalğası yaratır), vs.
Çıxış Dalğanın Frekansının Təbiətinə Göre Klassifikasiya: Sabit Frekanslı Osiloskoplar və Dəyişən və Ya Ayarlanabilən Frekanslı Osiloskoplar.
Osiloskop Tətbiqləri
Osiloskoplar, xüsusi sinyal frekansı yaratmaq üçün ucuz və asan bir yoldur. Məsələn, RC osiloskopu, aşağı frekanslı sinyal yaratmaq üçün, LC osiloskopu, yüksək frekanslı sinyal yaratmaq üçün, və Op-Amp əsaslı osiloskop, sabit frekans yaratmaq üçün istifadə olunur.
