Oszilatzaileak: Zer dira? (Definizioa, Mota eta Aplikazioak)

Zer da osziladorea?

Osziladorea zirkuitu bat da, zeinak inolako sarrera gabe jarraitasunean eta errepikatuz bidez forma alternatiboa sortzen duen. Osziladoreek oinarritzat dituzte DC iturritik eratoriko korrontearen fluxu bakarrak aldatzeko, zirkuituko osagaien arabera erabakitutako hertzta inguru dagoen forma alternatibora.

Osziladoreen funtzionamenduaren oinarrizko printzipioa ulertzeko, ikus dezakegu irudian azaltzen dugun LC tanko zirkuituaren kontsumituaren portaera. Hemen, lehenik, kapazitatzailea L indartzaile baten bidez hasi daiteke, horrek elektrikoaren energia magnetiko eta elektroaren arteko bi formen arteko konbertsioa eragiten du. Kapazitatzaileak deskargatzean, bere energia elektrikoak indartzailean gorde daitekeen eremu magnetikoetan bihurtzen da. Kapazitatzaileak oso deskargatu ondoren, ez da korronte fluixuko da zirkuituan.

Hala ere, orain arte gordeko diren eremu magnetikoek korrontea berriro eraman dute zirkuituan aurreko noranzkoa duen moduan. Zirkuituko korrontea jarraitu egin du eremu magnetikoak kolapsatzen arte, horrek elektrikoenergiara berrekonbertitzen du, zikloa berriro errepikatzen duela. Baina orain, kapazitatzaileak aurkako polaritatearekin kargatuta egongo da, horren ondorioz oszilazio-forma bat lortuko da irteera gisa.

Baina bi energia-formen arteko interkonbertsioetatik eratoriko oszilazioak ezin dira betirako jarraitu, zirkuituko erritantziaren ondorioz energia galduko dutelako. Horren ondorioz, oszilazio hauek duten amplitudak paulatinoki gutxiagotzen dira zero izate arte, horrela amortizatuta egongo dira.

Honek adierazten du, oszilazio jarraitu eta amplitud konstantekoak lortzeko, energia galdua konpentsatzeko beharrezkoa dela. Baina kontuan hartu behar da, emandako energia zehazki kontrolatua eta galdua izan behar duela, oszilazio konstanteak lortzeko.

Emandako energia gehiago badago, oszilazioen amplitudak handituko dira (Irudia 2a), hau irteera distorsionatua emango du; baina emandako energia gutxiago badago, oszilazioen amplitudak gutxituko dira (Irudia 2b), horrela oszilazio iraunkorrak ezin izango dira lortu.

Praktikan, osziladoreek ez dira besterik transistor edo Op-Amp bezalako aktibo elementu bat dituzten zirkuitu amplifikatzaileak, positiboki edo regeneratiboki atzitzeko sistemak. Hemen, amplifikatzaileak bere irteera segidak zati bat sarrerara bueltatzen du (Irudia 3). Atzitzeko segida honek zirkuituko galduak konpentsatzeko beharrezkoa da oszilazioak mantentzeko.

Iturburua aktibatu ondoren, oszilazioak hasten dira sistema elektronikoaren sorburu elektronikoaren ondorioz. Segida hau zirkuituan zehar ibiltzen joan, amplifikatzen eta sinusoide bat bihurtzen du askoz azkar. Irudia 3-ko osziladorearen itzulbide itxiaren ganancia honako adierazpena da:

Non A amplifikatzailearen tensior-ganancia eta β atzitzeko sisteman gaina. Hona hemen, Aβ > 1 bada, oszilazioen amplitudak handituko dira (Irudia 2a); baina Aβ < 1 bada, oszilazioak amortizatuko dira (Irudia 2b). Bestalde, Aβ = 1 oszilazio konstanteak emango ditu (Irudia 2c). Beste hitzetan esanda, atzitzeko loopen gain txiki bada, oszilazioak galduko ditu, baina atzitzeko loopen gain handia bada, irteera distorsionatua izango da; eta atzitzeko loopen gaina bat bazaie, oszilazioak amplitud konstantekoak izango dira, horrela osziladore zirkuitu autonomoa sortzen du.

Osziladore motak

Askotan osziladore daude, baina bi kategoria nagusietan sailkatu daitezke – Osziladore harmonikoak (edo osziladore linealtzat ere ezagutzen dira) eta osziladore relaxazioak.

Osziladore harmonikoetan, energia-fluxua beti aktibo elementuetatik pasiboko elementuetara doa eta oszilazioen hertza feedback bideari esker erabakitzen da.

Baina osziladore relaxazioetan, energia aktibo eta pasiboko elementuen artean trukeatzen da eta oszilazioen hertza prozesuan parte hartzen duten kargatze eta deskargatze noiztasunen arabera erabakitzen da. Aldiz, osziladore harmonikoek oszilazio sinusoide gutxi distortsigarriak sortzen dituzte, baina osziladore relaxazioek forma alternatiborik ez sinusoide (eskualdea, triangeluarra edo karratua) sortzen dituzte.

Osziladore mota nagusiak barne dituzte:

• Wien Bridge Osziladorea

• RC Phase Shift Osziladorea

• Hartley Osziladorea

• Tensior Kontrolatua Duen Osziladorea

• Colpitts Osziladorea

• Clapp Osziladorea

• Kristal Osziladorea

• Armstrong Osziladorea

• Kolektore Tuneatua Duen Osziladorea

• Gunn Osziladorea

• Kross-Koplatua Duen Osziladorea

• Ring Osziladorea

• Dynatron Osziladorea

• Meissner Osziladorea

• Opto-Elektronikoa Duen Osziladorea

• Pierce Osziladorea

• Robinson Osziladorea

• Tri-tet Osziladorea

• Pearson-Anson Osziladorea

• Delay-Line Osziladorea

• Royer Osziladorea

• Elektron Koplatua Duen Osziladorea

• Multi-Wave Osziladorea

Osziladoreak parametro desberdinetan oinarrituz sailkatu daitezke, hala nola feedback mekanismoaren arabera, irteera forma alternatibaren arabera, etab. Sailkapen mota hauek jarraian agertzen dira:

1. Feedback Mekanismoa Oinarrian: Feedback Positiboa Duen Osziladorea eta Feedback Negatiboa Duen Osziladorea.

2. Irteera Forma Alternatibaren Arabera: Sinusoide Forma Alternatiboa Duen Osziladorea, Karratua edo Lautsua Duen Osziladorea, Sweep Osziladorea (eskualde forma alternatiboa sortzen duena), etab.

3. Irteera Segidak Hertza Arabera: Herts Txikiko Osziladorea, Audio Osziladorea (irteera hertza audio tartean dagoena), Radio Hertsi Osziladorea, Herts Handiko Osziladorea, Oso Herts Handiko Osziladorea, Ultra Herts Handiko Osziladorea, etab.

4. Hertzi Kontrola Erabilita: RC Osziladorea, LC Osziladorea, Kristal Osziladorea (hertzi estabilizatua lortzeko kristal kuartzoa erabiltzen duena), etab.

5. Irteera Forma Alternatibaren Hertziaren Naturaren Arabera: Herts Finkoa Duen Osziladorea eta Herts Aldakorra edo Doitu Daitekeena Duen Osziladorea.

Osziladoreen Aplikazioak

Osziladoreak segidak hertzi jakin bat sortzeko modu oso eroso eta erraza dira. Adibidez, RC osziladorea herts txikiko segida bat sortzeko erabiltzen da, LC osziladorea herts handiko segida bat sortzeko, eta Op-Amp osziladorea hertzi finkoa sortzeko.

Oszilazioen hertzi alda daiteke osagaien balioa potentiometroaren bidez aldatzen.

Osziladoreen aplikazio arruntak barne dituzte:

• Erloju kristalak (osziladore kristal bat erabiltzen du)

• Audio eta