Осцилляторлар: Бұл не? (Анықтама, түрлері және қолданылуы)
Осциллятор деген не?
Осциллятор - бұл кірісі жоқ болғанда да негізгі, қайталанатын, альтернативті сигналды шығаратын схема. Осцилляторлер тиімді компоненттеріне байланысты желіден DC артықшылықты альтернативті сигналға айналдыратын құрылымдар.
Осцилляторлардың іске қосылу принципін түсіну үшін, мына рисункеде көрсетілген LC тобының қалыптасуын талдау арқылы болады. Бұл тобы L индукторы мен C конденсаторын пайдаланады. Алғаш рет, конденсатор индуктор арқылы зарядын жою бастайды, бұл оның электр энергиясын индукторда сақталатын электромагниттік полеғе айналдырады. Конденсатор толығымен зарядын жоғалтқанда, цепьде ағыс әріп жоғалады.
Осы уақытта, сақталған электромагниттік поле артықшылық магниттік ток (EMF) жасайды, ол өзінің алдындағы бағытта ағыс әріп етеді. Цепьдегі ағыс әріп электромагниттік поле жоғалғанша қалады, ол электромагниттік энергияны электр энергиясына айналдырады, осылайша цикл қайталанады. Бірақ, бұл уақытта конденсатор кері полярлық зарядымен толтырылады, сондықтан шығыс сигнал осциллирует.
Бірақ, екеуінің арасындағы энергияның қайталануы үшін, цепьдегі теріс әсерлерге ұшырайды. Сондықтан, осцилляциялардың амплитудасы өзара жоғалады, олар затталады.
Бұл тұрғыдан, тұрақты амплитудағы осцилляциялар алу үшін, энергияның жоғалуын компенсациялау керек. Бірақ, қосылатын энергия өте тез өлшемделіп, жоғалған энергияға тең болуы керек, сондықтан тұрақты амплитудағы осцилляциялар алуға болады.
Егер қосылатын энергия жоғалған энергиядан артық болса, онда осцилляциялардың амплитудасы өседі (Сурет 2a), ол бұзылған шығысқа әкеледі; ал егер қосылатын энергия жоғалған энергиядан аз болса, онда осцилляциялардың амплитудасы өзара жоғалады (Сурет 2b), ол ұзақ мезгілде қалыптастырылмайтын осцилляцияларға әкеледі.
Нақтылықтан, осцилляторлар - бұл амплитудағы артықшылықтарды қамтамасыз ету үшін шығыс сигналдың бөлігін кіріске қайта қосатын амплитуда қозғалтқыштары (Сурет 3). Мұнда амплитуда қозғалтқыш транзистор немесе ОУ болуы мүмкін, ал қайта қосылған сигнал осцилляцияларды ұстау үшін цепьдегі жоғалуын компенсациялайды.
Жүкті қосқаннан кейін, системада электрондық шуы үшін осцилляциялар басталады. Бұл шу сигналы қайта қосылғанда, амплитудасы артады және тез қалыптасады. Сурет 3-те көрсетілген осциллятордың ауытқу қатары өрнегі мынадай:
Мұнда A - амплитуда қозғалтқыштың напряжение қозғалтқышы, β - қайта қосылған схеманың қозғалтқышы. Егер Aβ > 1 болса, онда осцилляциялардың амплитудасы өседі (Сурет 2a); ал егер Aβ < 1 болса, онда осцилляциялар затталады (Сурет 2b). Бірақ, Aβ = 1 болғанда, осцилляциялар тұрақты амплитудағы болады (Сурет 2c). Басқа түрлі айтқанда, қайта қосылған схеманың қозғалтқышы аз болса, осцилляциялар жоғалады; қозғалтқышы өте үлкен болса, шығыс бұзылады; ал қозғалтқышы бірге тең болса, осцилляциялар тұрақты амплитудағы болады, ол өзін ұстауға болады.
Осцилляторлар түрлері
Осцилляторлардың бірнеше түрлері бар, бірақ оларды екі негізгі категорияға бөлуге болады - гармоникалық осцилляторлар (сызықты осцилляторлар деп да аталады) және релаксациялық осцилляторлар.
Гармоникалық осцилляторда, энергия әрқашан активті компоненттерден пассивті компоненттерге қозғалады, осцилляциялардың частотасы қайта қосылған жолымен анықталады.
Ал релаксациялық осцилляторда, энергия активті және пассивті компоненттер арасында алмасысады, осцилляциялардың частотасы процесте қатысты зарядын жою және зарядтау уақыт-тұрақтыларымен анықталады. Гармоникалық осцилляторлар түрленген синусоидалық шығыстарды жасайды, ал релаксациялық осцилляторлар синусоидалық емес (сегіз түз сызық, үшбұрышты немесе квадратты) сигналдарды жасайды.
Осцилляторлардың негізгі түрлері:
Віен мосты осцилляторы
RC фаза болжау осцилляторы
Хартлей осцилляторы
Напряжение арқылы басқарылатын осциллятор
Колпиттс осцилляторы
Клапп осцилляторы
Кристалл осцилляторлары
Армстронг осцилляторы
Настроенный коллектор осцилляторы
Ганн осцилляторы
Кросс-купол осцилляторлары
Дайындау осцилляторлары
Динатрон осцилляторлары
Мейснер осцилляторлары
Опто-электроникалық осцилляторлар
Пирс осцилляторы
Робинсон осцилляторы
Три-тет осцилляторлары
Пирсон-Ансон осцилляторлары
Деңгей сызығы осцилляторлары
Ройер осцилляторлары
Электронды байланысты осцилляторлар
Көптіңше волна осцилляторлары
Осцилляторлардың түрлері қарастырылатын параметрлерге байланысты да бөлінеді, мисалы, қайта қосылған механизмге, шығыс сигналдың формасына және т.б. Бұл класификациялар төмендегідей берілген:
Қайта қосылған механизмке байланысты класификация: Оң қайта қосылған осцилляторлар және теріс қайта қосылған осцилляторлар.
Шығыс сигналдың формасына байланысты класификация: Синусоидалық осцилляторлар, квадратты немесе тіктөртбұрышты осцилляторлар, сегіз түз сызықты осцилляторлар (сегіз түз сызықты шығыс сигналды жасайды), т.б.
Шығыс сигналдың частотасына байланысты класификация: Төменчастотты осцилляторлар, аудио осцилляторлар (шығыс сигналдың аудио диапазонда болатын), радиочастотты осцилляторлар, жоғарычастотты осцилляторлар, өте жоғарычастотты осцилляторлар, ультра жоғарычастотты осцилляторлар, т.б.
Частотаны басқару түрлеріне байланысты класификация: RC осцилляторлар, LC осцилляторлар, кристалл осцилляторлар (кварц кристалын пайдаланып, частотасы стабилизделген шығыс сигналды жасайды), т.б.
Шығыс сигналдың частотасының қасиетіне байланысты класификация: Тұрақты частотті осцилляторлар және өзгеріп отыратын немесе настройкаланатын частот
