Oscillators: Ano Ito? (Pangungusap, Uri, & Paggamit)
Ano ang Oscillator?
Ang oscillator ay isang circuit na naglalabas ng patuloy at paulit-ulit na alternating waveform nang walang anumang input. Ang mga oscillator ay pumapalit ng unidirectional current flow mula sa isang DC source sa isang alternating waveform na may hinirang na frequency, depende sa mga komponente ng kanyang circuit.
Ang pangunahing prinsipyong nasa likod ng paggana ng mga oscillator ay maaaring maintindihan sa pamamagitan ng pag-aanalisa ng pag-uugali ng isang LC tank circuit na ipinapakita sa Figure 1 sa ibaba, na gumagamit ng isang inductor L at isang ganap na pre-charged capacitor C bilang mga komponente. Dito, unang-una, nagsisimula ang capacitor na mag-discharge sa pamamagitan ng inductor, na nagreresulta sa pagbabago ng kanyang electrical energy sa electromagnetic field, na maaaring itabi sa inductor. Kapag ganap na nadischarge ang capacitor, wala nang pag-flow ng current sa circuit.
Ngunit, sa oras na iyon, ang naitabi na electromagnetic field ay nag-generate ng back-emf na nagresulta sa pag-flow ng current sa circuit sa parehong direksyon ng dating pag-flow. Ang pag-flow ng current sa circuit ay patuloy hanggang sa electromagnetic field ay bumagsak, na nagresulta sa pagbabalik ng electromagnetic energy sa electrical form, na nagpapatuloy sa cycle. Ngunit, ngayon, ang capacitor ay naccharge na ng kasalungat na polarity, dahil dito, nakukuha ang isang oscillating waveform bilang output.
Ngunit, ang mga oscillation na dulot ng inter-conversion sa pagitan ng dalawang uri ng energy ay hindi maaaring magpatuloy forever dahil sila ay sasabog sa epekto ng energy loss dahil sa resistance ng circuit. Bilang resulta, ang amplitude ng mga oscillation na ito ay patuloy na bumababa hanggang sa maging zero, na nagpapadampen sa kanilang natura.
Ito ay nagpapahiwatig na upang makakuha ng mga oscillation na patuloy at may constant amplitude, kailangan ng tao na kumompensate sa energy loss. Gayunpaman, dapat tandaan na ang energy na ibinibigay ay dapat macontrol ng maigi at dapat katumbas ng energy na nawalan upang makakuha ng mga oscillation na may constant amplitude.
Ito ay dahil, kung ang energy na ibinibigay ay mas marami kaysa sa energy na nawalan, ang amplitude ng mga oscillation ay tataas (Figure 2a) na nagdudulot ng distorted output; samantalang kung ang energy na ibinibigay ay mas kaunti kaysa sa energy na nawalan, ang amplitude ng mga oscillation ay bababa (Figure 2b) na nagdudulot ng hindi sustainable na oscillations.
Praktikal na, ang mga oscillators ay wala kundi ang mga amplifier circuits na binigyan ng positive o regenerative feedback kung saan bahagi ng output signal ay ibinalik sa input (Figure 3). Dito, ang amplifier ay may amplifying active element na maaaring transistor o Op-Amp at ang ibinalik na in-phase signal ay responsable para mapanatili (sustain) ang mga oscillation sa pamamagitan ng pagkasya sa mga losses sa circuit.
Kapag naiswitch ON ang power supply, ang mga oscillation ay simulan sa system dahil sa electronic noise na naroon. Ang noise signal na ito ay lumilipad sa buong loop, na nagiging amplified at mabilis na nagsasarili sa single frequency sine wave. Ang expression para sa closed-loop gain ng oscillator na ipinapakita sa Figure 3 ay ibinigay bilang:
Kung saan A ang voltage gain ng amplifier at β ang gain ng feedback network. Dito, kung Aβ > 1, ang mga oscillation ay tataas sa amplitude (Figure 2a); samantalang kung Aβ < 1, ang mga oscillation ay damped (Figure 2b). Sa kabilang banda, Aβ = 1 nagresulta sa mga oscillation na may constant amplitude (Figure 2c). Sa ibang salita, ito ay nagpapahiwatig na kung ang feedback loop gain ay maliit, ang oscillation ay mamamatay, samantalang kung ang gain ng feedback loop ay malaki, ang output ay magiging distorted; at lamang kung ang gain ng feedback ay unity, ang mga oscillation ay may constant amplitude na nagpapatuloy sa self-sustained oscillatory circuit.
Uri ng Oscillator
May maraming uri ng oscillator, ngunit maaaring mahahati sa dalawang pangunahing kategorya – Harmonic Oscillators (kilala rin bilang Linear Oscillators) at Relaxation Oscillators.
Sa harmonic oscillator, ang pag-flow ng energy ay laging mula sa active components patungo sa passive components at ang frequency ng mga oscillation ay pinagpasyahan ng feedback path.
Samantalang sa relaxation oscillator, ang energy ay ipinapalit sa pagitan ng active at passive components at ang frequency ng mga oscillation ay dinetermina ng charging at discharging time-constants na kasangkot sa proseso. Karagdagan pa, ang harmonic oscillators ay naglabas ng low-distorted sine-wave outputs habang ang relaxation oscillators ay naglabas ng non-sinusoidal (saw-tooth, triangular o square) wave-forms.
Ang pangunahing uri ng Oscillators ay kinabibilangan ng:
Wien Bridge Oscillator
RC Phase Shift Oscillator
Hartley Oscillator
Voltage Controlled Oscillator
Colpitts Oscillator
Clapp Oscillators
Crystal Oscillators
Armstrong Oscillator
Tuned Collector Oscillator
Gunn Oscillator
Cross-Coupled Oscillators
Ring Oscillators
Dynatron Oscillators
Meissner Oscillators
Opto-Electronic Oscillators
Pierce Oscillators
Robinson Oscillators
Tri-tet Oscillators
Pearson-Anson Oscillators
Delay-Line Oscillators
Royer Oscillators
Electron Coupled Oscillators
Multi-Wave Oscillators
Ang mga oscillator ay maaari ring mahahati sa iba't ibang uri depende sa parameter na inilarawan i.e. batay sa feedback mechanism, hugis ng output waveform, etc. Ang mga classification types na ito ay ibinigay sa ibaba:
Classification Batay sa Feedback Mechanism: Positive Feedback Oscillators at Negative Feedback Oscillators.
Classification Batay sa Hugis ng Output Waveform: Sine Wave Oscillators, Square o Rectangular Wave oscillators, Sweep Oscillators (na naglabas ng saw-tooth output waveform), etc.
Classification Batay sa Frequency ng Output Signal: Low-Frequency Oscillators, Audio Oscillators (na ang output frequency ay nasa audio range), Radio Frequency Oscillators, High-Frequency Oscillators, Very High-Frequency Oscillators, Ultra High-Frequency Oscillators, etc.
Classification Batay sa Uri ng Frequency Control na Ginamit: RC Oscillators, LC Oscillators, Crystal Oscillators (na gumagamit ng quartz crystal upang makapagbigay ng frequency stabilized output waveform), etc.
Classification Batay sa Nature ng Frequency ng Output Waveform: Fixed Frequency Oscillators at Variable o Tunable Frequency Oscillators.
Paggamit ng Oscillator
Ang mga oscillator ay isang murang at madaling paraan upang makagawa ng tiyak na Frequency ng signal. Halimbawa, ang RC oscillator ay ginagamit upang makagawa ng Low Frequency signal, ang LC oscillator ay ginagamit upang makagawa ng High Frequency signal, at ang Op-Amp based oscillator ay ginagamit upang makagawa ng stable frequency.
Ang frequency ng oscillation ay maaaring mai-vary sa pamamagitan ng pag-vary ng component value gamit ang potentiometer arrangements.
Ang ilang karaniwang paggamit ng mga oscillator ay kinabibilangan ng:
Quartz watches (na gumagamit ng crystal oscillator)
Ginagamit sa iba't ibang audio systems at video systems
Ginagamit sa iba't ibang radio, TV, at iba pang communication devices
Ginagamit sa computers, metal detectors, stun guns, inverters, ultrasonic at radio frequency applications.
Ginagamit upang makagawa ng clock pulses para sa microprocessors at micro-controllers
Ginagamit sa alarms at buzzes
Ginagamit sa metal detectors, stun guns, inverters, at ultrasonic
Ginagamit upang operahan ang decorative lights (hal. dancing lights
