מעגלים מתנדים: מה הם? (הגדרה, סוגים ויישומים)
מהו אוסצילטור?
אוסצילטור הוא מעגל המפיק גל מתנודד רציף ומורכז ללא כל קלט. אוסצילטורים מuyểnים זרם חד כיווני מקורות DC לגל מתנודד בדרגה הנבחרת על ידי מרכיבי המעגל.
העקרון הבסיסי מאחורי פעולת האוסצילטורים ניתן להבנה על ידי ניתוח התנהגות מעגל הטנק LC המוצג בתמונה 1 להלן, המכיל צימוק L וקונדנסטור C שנטען לחלוטין. כאן, תחילה, הקונדנסטור מתחיל להתפרק דרך הצימוק, מה שגורם להמרת אנרגיה חשמלית לשדה אלקטרומגנטי שניתן לאחסן בצימוק. כאשר הקונדנסטור מתפרק לחלוטין, לא יהיה זרם במעגל.
עם זאת, עד אז השדה האלקטרומגנטי המאוחסן ייצר EMF אחורה שמביאה לזרם במעגל בכיוון זהה לזה של לפנים. זרם זה דרך המעגל ממשיך עד שהשדה האלקטרומגנטי מתמוטט, מה שגורם להמרה חוזרת של אנרגיה אלקטרומגנטית לצורה חשמלית, מה שגורם למחזור לחזור. עם זאת, עכשיו הקונדנסטור יטעון עם קוטביות הפוכה, מה שנותן גל מתנודד כפלט.
עם זאת, התנודות שמגיעות כתוצאה מההמרה בין שתי צורות האנרגיה לא יכולות להמשיך לנצח כי הם יושפעו מאובדן אנרגיה עקב ההתנגדות של המעגל. כתוצאה מכך, משרעת התנודות יורדת בהדרגה עד לאפס, מה שהופך אותן לטוענות.
זה מצביע על כך שכדי לקבל תנודות רציפות ובמשרעת קבועה, יש לכסות את אובדן האנרגיה. עם זאת, חשוב לציין כי האנרגיה המסופקת צריכה להיות בשליטה מדוייקת וצריכה להיות שווה לאנרגיה האבודה כדי לקבל תנודות עם משרעת קבועה.
זה כי אם האנרגיה המסופקת גדולה יותר מאנרגיה האבודה, המשרעת של התנודות תגדל (תמונה 2a) ותוביל לפלט מעוות; בעוד שאם האנרגיה המסופקת קטנה מאנרגיה האבודה, המשרעת של התנודות תקטן (תמונה 2b) ותוביל לתנודות בלתי נסבלות.
בפועל, האוסצילטורים הם פשוט מעגלי מגבר שמספקים משוב חיובי או משוב ריגנרטיבי שבו חלק מהאות הפלט מוזן חזרה לקלט (תמונה 3). כאן המגבר מכיל אלמנט פעיל מגביר שיכול להיות טרנזיסטור או אופ-אמפ והאות המשוב בחזרה באותו פאזה אחראי לשמור (לתחזק) את התנודות על ידי פיצוי לאובדן במעגל.
כאשר מפעילים את הזנת החשמל, התנודות יתחילו במערכת עקב הרעש האלקטרוני שקיים בה. אות הרעש הזה מסתובב בעגל, מתוגבר ומתכנס לגל סינוסי בדרגה אחת במהירות רבה. הביטוי עבור הגain הסגור של האוסצילטור המוצג בתמונה 3 נתון כך:
כאשר A הוא הגain של המגבר וβ הוא הגain של רשת המשוב. כאן, אם Aβ > 1, אז המשרעת של התנודות תגדל (תמונה 2a); בעוד שאם Aβ < 1, אז התנודות יתנודדו (תמונה 2b). מצד שני, Aβ = 1 מביא לתנודות במשרעת קבועה (תמונה 2c). במילים אחרות, זה מצביע על כך שאם הגain של מעגל המשוב קטן, אז התנודה מתנדפת, בעוד שאם הגain של מעגל המשוב גדול, אז הפלט יהיה מעוות; ורק אם הגain של המשוב הוא אחד, אז התנודות יהיו במשרעת קבועה ותוביל למעגל מתנודד עצמאי.
סוגי אוסצילטורים
ישנם הרבה סוגים של אוסצילטורים, אך ניתן לסווג אותם באופן כללי לשני קטגוריות עיקריות - אוסצילטורים הרמוניים (ידועים גם בשם אוסצילטורים ליניאריים) ואוסצילטורים רלקסציה.
באוסצילטור הרמוני, זרימת האנרגיה תמיד מהרכיבים הפעילים לרכיבים thụ động והדרגה של התנודות נקבעת על ידי מסלול המשוב.
בעוד באוסצילטור רלקסציה, האנרגיה מחליפה בין הרכיבים הפעילים לרכיבים הפאסיביים והדרגה של התנודות נקבעת על ידי קבועי זמן ההטענה והפריקה המעורבים בתהליך. בנוסף, אוסצילטורים הרמוניים מפיקים פלטים סינוסואידליים מעוותים פחות, בעוד שאוסצילטורים רלקסציה מפיקים צורות גלים לא סינוסואידליות (מגעו, משולש או מרובע).
הסוגים העיקריים של אוסצילטורים כוללים:
אוסצילטור גשר ויין
אוסצילטור היפוך פאזה RC
אוסצילטור הרטלי
אוסצילטור בקרה על ידי מתח
אוסצילטור קולפיטס
אוסצילטורים קלפ
אוסצילטורים קריסטל
אוסצילטור ארמסטרונג
אוסצילטור קולקטור מכוון
אוסצילטור גאן
אוסצילטורים מחוברים בצלב
אוסצילטורי טבעת
אוסצילטורים דינטרון
אוסצילטורים מייסנר
אוסצילטורים אופטיים-אלקטרונים
אוסצילטורים פירס
אוסצילטורים רובינסון
אוסצילטורים טריטט
אוסצילטורים פרסון-אנסון
אוסצילטורי קו המתנה
אוסצילטורים רויר
אוסצילטורים מקושרים אלקטרונית
אוסצילטורים רב-גל
אוסצילטורים יכולים גם להיות מסווגים לסוגים שונים בהתאם לפרמטר הנבחר, למשל לפי מנגנון המשוב, צורת הפלט האות, וכדומה. הסיווגים הללו מופיעים להלן:
סיווג לפי מנגנון המשוב: אוסצילטורים עם משוב חיובי ואוסצילטורים עם משוב שלילי.
סיווג לפי צורת הפלט האות: אוסצילטורים סינוסואידליים, אוסצילטורים מרובעים או מלבניים, אוסצילטורים סוויפ (המפיקים אות בצורת מנוע), וכדומה.
סיווג לפי הדרגה של האות הפלט: אוסצילטורים בדרגה נמוכה, אוסצילטורים אודיו (דרגת האות שלהם היא בתחום האודיו), אוסצילטורים בדרגת רדיו, אוסצילטורים בדרגה גבוהה מאוד, אוסצילטורים בדרגה非常高频率振荡器等。
מפעלי אוסצילטור
אוסצילטורים הם דרך זולה ופשוטה לייצר אות בדרגה ספציפית. למשל, אוסצילטור RC משמש לייצור אות בדרגה נמוכה, אוסצילטור LC משמש לייצור אות בדרגה גבוהה, ואוסצילטור מבוסס אופ-אמפ משמש לייצור דרגה יציבה.
הדרגה של התנודה יכולה להשתנות על ידי שינוי ערך המרכיב בעזרת ארגז התנגדות.
כמה שימושים נפוצים באוסצילטורים כוללים:
שעונים кварץ (המשתמשים באוסצילטור קריסטל)
שימוש במערכות אודיו ווידאו שונות
שימוש במכשירי רדיו, טלוויזיה ושאר אמצעי תקשורת
שימוש במחשבים, מendetectors מתכת, אקדחים חשמליים, אינברטרים, יישומים אולטרה-סאונד ורדיו
ייצור פלסים שעתיים למיקרו-מעבדים ומיקרו-בקרים
שימוש באלרמים וצלילים
שימוש במדחי מתכת, אקדחים חשמליים, אינברטרים ואולטרה-סאונד
שימוש להפעלת נורות תפאורה (לדוגמה, נורות רוקדות)
Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.
מומלץ
