ऑसिलेटर: वे क्या हैं? (परिभाषा, प्रकार और अनुप्रयोग)

व्हाट इज़ एन ऑसिलेटर?

एक ऑसिलेटर वह सर्किट है जो किसी भी इनपुट के बिना एक निरंतर, दोहराया गया, विकल्पी तरंग प्रदान करता है। ऑसिलेटर मूल रूप से एक DC स्रोत से एक दिशात्मक धारा प्रवाह को आवश्यक आवृत्ति का विकल्पी तरंग में परिवर्तित करते हैं, जो इसके सर्किट घटकों द्वारा निर्धारित होती है।

ऑसिलेटरों के कार्य के पीछे का मूल सिद्धांत आकृति 1 में दिखाए गए एक LC टैंक सर्किट के व्यवहार के विश्लेषण द्वारा समझा जा सकता है, जिसमें एक इंडक्टर L और एक पूरी तरह से पूर्व चार्ज किया गया कैपेसिटर C शामिल है। यहाँ, पहले, कैपेसिटर इंडक्टर के माध्यम से डिस्चार्ज होना शुरू होता है, जिसके परिणामस्वरूप इसकी विद्युत ऊर्जा इंडक्टर में भंडारित होने वाले विद्युत चुंबकीय क्षेत्र में परिवर्तित हो जाती है। जब कैपेसिटर पूरी तरह से डिस्चार्ज हो जाता है, तो सर्किट में कोई धारा प्रवाह नहीं होगा।

हालांकि, तब तक, भंडारित विद्युत चुंबकीय क्षेत्र ने एक बैक-ईएमएफ उत्पन्न किया होगा, जिसके परिणामस्वरूप सर्किट में धारा प्रवाह वही दिशा में होगा जिसमें पहले होता था। सर्किट में धारा प्रवाह तब तक जारी रहता है जब तक विद्युत चुंबकीय क्षेत्र टूट नहीं जाता, जिसके परिणामस्वरूप विद्युत चुंबकीय ऊर्जा विद्युत रूप में वापस बदल जाती है, जिससे चक्र दोहराया जाता है। हालांकि, अब कैपेसिटर विपरीत ध्रुवित हो जाएगा, जिसके परिणामस्वरूप आउटपुट में एक ऑसिलेटिंग तरंग प्राप्त होती है।

हालांकि, दो ऊर्जा-रूपों के बीच अंतर-परिवर्तन के कारण उत्पन्न ऑसिलेशन चिरकालिक नहीं जारी रह सकते क्योंकि उन्हें सर्किट के प्रतिरोध के कारण ऊर्जा नुकसान का प्रभाव होगा। परिणामस्वरूप, इन ऑसिलेशनों का आयाम निरंतर घटता जाता है और शून्य हो जाता है, जिससे वे डैंप्ड व्यक्तित्व के रूप में बन जाते हैं।

यह दर्शाता है कि निरंतर और नियत आयाम की ऑसिलेशन प्राप्त करने के लिए, ऊर्जा नुकसान के लिए भरपाई की आवश्यकता होती है। हालांकि, यह ध्यान में रखना चाहिए कि आपूर्ति की ऊर्जा को निर्दिष्ट रूप से नियंत्रित किया जाना चाहिए और नुकसान हुई ऊर्जा के बराबर होना चाहिए ताकि नियत आयाम की ऑसिलेशन प्राप्त की जा सकें।

इसका कारण यह है कि, यदि आपूर्ति की ऊर्जा नुकसान हुई ऊर्जा से अधिक है, तो ऑसिलेशन का आयाम बढ़ेगा (आकृति 2a) जिससे विकृत आउटपुट होगा; जबकि यदि आपूर्ति की ऊर्जा नुकसान हुई ऊर्जा से कम है, तो ऑसिलेशन का आयाम घटेगा (आकृति 2b) जिससे अस्थायी ऑसिलेशन होंगे।

व्यावहारिक रूप से, ऑसिलेटर कुछ नहीं बल्कि ऐंप्लिफायर सर्किट हैं जिन्हें सकारात्मक या पुनर्जन्म फीडबैक प्रदान की जाती है, जिसमें आउटपुट सिग्नल का एक हिस्सा इनपुट तक वापस भेजा जाता है (आकृति 3)। यहाँ ऐंप्लिफायर में एक विस्तारित सक्रिय तत्व होता है, जो ट्रांजिस्टर या एक ओप-एम्प हो सकता है, और वापस भेजा गया सम-फीड सिग्नल सर्किट में नुकसान की भरपाई करके ऑसिलेशन जारी रखने के लिए जिम्मेदार होता है।

जब विद्युत स्रोत चालू किया जाता है, तो उसमें मौजूद इलेक्ट्रोनिक शोर के कारण सिस्टम में ऑसिलेशन शुरू हो जाते हैं। यह शोर सिग्नल लूप के चारों ओर घूमता है, विस्तारित होता है और जल्द ही एक एकल आवृत्ति का साइन तरंग बन जाता है। आकृति 3 में दिखाए गए ऑसिलेटर के लिए बंद लूप गेन का व्यंजक निम्नलिखित रूप में दिया गया है:

जहाँ A ऐंप्लिफायर का वोल्टेज गेन है और β फीडबैक नेटवर्क का गेन है। यहाँ, यदि Aβ > 1, तो ऑसिलेशन का आयाम बढ़ेगा (आकृति 2a); जबकि यदि Aβ < 1, तो ऑसिलेशन डैंप्ड होंगे (आकृति 2b)। दूसरी ओर, Aβ = 1 नियत आयाम की ऑसिलेशन (आकृति 2c) तक ले जाता है। दूसरे शब्दों में, यह दर्शाता है कि यदि फीडबैक लूप गेन छोटा है, तो ऑसिलेशन गायब हो जाएगा, जबकि यदि फीडबैक लूप का गेन बड़ा है, तो आउटपुट विकृत होगा; और केवल यदि फीडबैक का गेन एक तो ऑसिलेशन नियत आयाम के साथ होंगे जो स्व-निर्भर ऑसिलेटरी सर्किट का निर्माण करेगा।

ऑसिलेटर के प्रकार

ऑसिलेटर के कई प्रकार हैं, लेकिन उन्हें दो मुख्य श्रेणियों - हार्मोनिक ऑसिलेटर (जिन्हें लिनियर ऑसिलेटर भी कहा जाता है) और रिलैक्सेशन ऑसिलेटर - में व्यापक रूप से वर्गीकृत किया जा सकता है।

एक हार्मोनिक ऑसिलेटर में, ऊर्जा प्रवाह सदैव सक्रिय घटकों से निष्क्रिय घटकों की ओर होता है और ऑसिलेशन की आवृत्ति फीडबैक पथ द्वारा निर्धारित की जाती है।

जबकि एक रिलैक्सेशन ऑसिलेटर में, ऊर्जा सक्रिय और निष्क्रिय घटकों के बीच विनिमय की जाती है और ऑसिलेशन की आवृत्ति चार्जिंग और डिचार्जिंग टाइम-कांस्टेंट्स द्वारा निर्धारित की जाती है। इसके अतिरिक्त, हार्मोनिक ऑसिलेटर निम्न-विकृत साइन तरंग आउटपुट उत्पन्न करते हैं जबकि रिलैक्सेशन ऑसिलेटर गैर-साइनसोइडल (सॉव-टूथ, ट्रायंगुलर या वर्गाकार) तरंग-रूप उत्पन्न करते हैं।

ऑसिलेटर के मुख्य प्रकार शामिल हैं:

• वीन ब्रिज ऑसिलेटर

• आरसी फेज शिफ्ट ऑसिलेटर

• हार्टले ऑसिलेटर

• वोल्टेज कंट्रोल्ड ऑसिलेटर

• कोल्पिट्स ऑसिलेटर

• क्लैप्प ऑसिलेटर

• क्रिस्टल ऑसिलेटर

• आर्मस्ट्रांग ऑसिलेटर

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