Oscillators: Kas Tie Ir? (Definīcija Tipi Un Lietojums)
Kas ir Oskilators?
Oskilators ir shēma, kas izveido nepārtrauktu, atkārtotu, maiņstrādes formu bez jebkādas ieejas. Oskilatori būtībā pārvērš vienmērīgu strādes plūsmu no Gāzes avota (DC) par maiņstrādi, kuras frekvence ir noteikta tā sastāvdaļām.
Oskilatoru darbības pamatprincips var tikt saprasts, analizējot LC rezervoira shēmas uzvedību, kas attēlota zemāk esošajā 1. attēlā, kur izmantoti induktors L un pilnībā apgrāvots kondensators C kā tā komponenti. Šeit, sākumā, kondensors sāk izlejt caur induktoru, kas rezultē tā elektriskās enerģijas pārveidošanos elektromagnētiskā laukā, ko var saglabāt induktorā. Kad kondensors pilnībā izlej, šķērsplūsma shēmā vairs nestrādā.
Tomēr, līdz tam, saglabātā elektromagnētiskā lauka būtu radījusi atgriezenisko EMF, kas rezultē šķērsplūsmas plūsmā pa shēmu tāpat kā iepriekš. Šī šķērsplūsma caur shēmu turpināsies, līdz elektromagnētiskais lauks sabrūk, kas rezultē tās atgriezeniskā pārveidošanā par elektrisko formu, izraisojot cikla atkārtošanos. Tomēr, tagad kondensors būtu apgrāvots pretēji polāritātei, kā rezultātā tiek iegūta maiņstrāde kā izvade.
Tomēr, maiņstrādes, kas rodas divu enerģijas formu savstarpējās pārveidošanās dēļ, nevar turpināties visu laiku, jo tās būtu pakļautas enerģijas zudumiem, kas saistīti ar shēmas pretestību. Tādējādi šo maiņstrāžu amplitūda samazinās, kļūstot nulles, kas padara tos nomirzītus.
Tas norāda, ka, lai iegūtu nepārtrauktas un nemainīgas amplitūdas maiņstrādes, jākompensē enerģijas zudumi. Tomēr, jāatzīmē, ka piegādātā enerģija jākontrolē precīzi un tai jābūt vienādai ar zaudēto enerģiju, lai iegūtu nemainīgas amplitūdas maiņstrādes.
Tā kā, ja piegādātā enerģija pārsniedz zaudēto enerģiju, tad maiņstrāžu amplitūda palielināsies (2.a attēls), izraisojot izkropļotu izvadi; bet, ja piegādātā enerģija ir mazāka par zaudēto enerģiju, tad maiņstrāžu amplitūda samazināsies (2.b attēls), izraisojot neatbalstāmas maiņstrādes.
Praktiski, oskilatori ir nekas cits kā pastiprinātāju shēmas, kuru nodrošina pozitīva vai regeneratīva atgriezeniskā saite, kur daļa no izvades signāla tiek atgriezta ieejai (3. attēls). Šeit pastiprinātājs sastāv no aktīvā elementa, kas var būt tranzistors vai Op-Amps, un atgrieztā fāzētā signāla ir atbildīga par maiņstrāžu uzturēšanu, kompensējot zudumus shēmā.
Kad piedeva tiek ieslēgta, sistēmā tiks iniciētas maiņstrādes, kas saistītas ar elektronisko trokšņu, kas tajā pastāv. Šis trokšņa signāls ceļojot pa kontūru, tiek pastiprināts un ļoti ātri konverģē uz viena frekvences sinusoīdu. Izteiksmes slēgtās kontūras pastiprinājuma oskilatoram, kas attēlots 3. attēlā, ir dota kā:
Kur A ir pastiprinātāja sprieguma pastiprinājums, un β ir atgriezeniskās saites tīkla pastiprinājums. Ja Aβ > 1, tad maiņstrāžu amplitūda palielināsies (2.a attēls); bet, ja Aβ < 1, tad maiņstrādes būs nomirzītas (2.b attēls). Savukārt, Aβ = 1 ved pie nemainīgas amplitūdas maiņstrādēm (2.c attēls). Citiem vārdiem sakot, ja atgriezeniskās saites kontūras pastiprinājums ir mazs, tad maiņstrādes nomirst; bet, ja atgriezeniskās saites kontūras pastiprinājums ir liels, tad izvade būs izkropļota; un tikai, ja atgriezeniskās saites pastiprinājums ir vienāds ar vienu, tad maiņstrādes būs nemainīgas amplitūdas, veidojot pašuzturējošu oscilatoru.
Oskilatoru Veidi
Ir daudz veidu oskilatoru, taču to var plaši klasificēt divos galvenos kategorijās – Harmoniskie Oskilatori (arī pazīstami kā Lineārie Oskilatori) un Relaxācijas Oskilatori.
Harmoniskajā oskilatorā enerģijas plūsma vienmēr notiek no aktīvajiem komponentiem uz pasīvajiem komponentiem, un maiņstrāžu frekvenci noteic atgriezeniskās saites ceļš.
Savukārt relaxācijas oskilatorā enerģija tiek apmainīta starp aktīviem un pasīviem komponentiem, un maiņstrāžu frekvenci nosaka uzlādes un atlādes laika konstantes procesā. Turklāt harmoniskie oskilatori ražo zemu izkropļoto sinusoīdu izvadi, savukārt relaxācijas oskilatori ģenerē nenosinusoīdas (trijstūra, kvadrāta vai zobiņu) formas signālus.
Galvenie Oskilatoru veidi ietver:
Viena Tilta Oskilators
RC Fāzes Novietojuma Oskilators
Hartli Oskilators
Uzspretumu Kontroli Oskilators
Colpits Oskilators
Clapp Oskilators
Kristālu Oskilators
Armstronga Oskilators
Noreglēta Kolektora Oskilators
Guna Oskilators
Krustsaistoši Oskilatori
Ringa Oskilatori
Dinatrona Oskilatori
Meissnera Oskilatori
Optoelektroniskie Oskilatori
Piersa Oskilatori
Robinsona Oskilatori
Tri-tet Oskilatori
Pearson-Ansona Oskilatori
Atlielnes Oskilatori
Royer Oskilatori
Elektroniski Saistītie Oskilatori
Vairāku Viļņu Oskilatori
Oskilatorus var arī klasificēt atkarībā no apsvērta parametra, piemēram, atgriezeniskās saites mehānisma, izvades formas, utt. Šīs klasifikācijas veidi ir minēti zemāk:
Klasifikācija Pēc Atgriezeniskās Saites Mehānisma: Pozitīvas Atgriezeniskās Saites Oskilatori un Negatīvas Atgriezeniskās Saites Oskilatori.
Klasifikācija Pēc Izvades Formas: Sinusoīda Oskilatori, Kvadrāta vai Taisnstūra Formas Oskilatori, Skrejuma Oskilatori (kas ģenerē zobiņveida izvadi), utt.
Klasifikācija Pēc Izvades Signāla Frekvences: Zemas Frekvences Oskilatori, Audio Oskilatori (kuru izvades frekvence ir audio diapazonā), Radiofrekvences Oskilatori, Augstfrekvences Oskilatori, Ārkārtīgi Augstfrekvences Oskilatori, Ultravides Frekvences Oskilatori, utt.
Klasifikācija Pēc Frekvences Kontroles Veida: RC Oskilatori, LC Oskilatori, Kristālu Oskilatori (kas izmanto kvarts kristālu, lai iegūtu frekvences stabilizētu izvadi), utt.
Klasifikācija Pēc Izvades Formas Frekvences Dabas: Fiksētas Frekvences Oskilatori un Maināmas vai Noreglējamās Frekvences Oskilatori.
Oskilatoru Lietojumi
Oskilatori ir lēts un viegli veids, kā ģenerēt konkrētu signāla frekvenci. Piemēram, RC oskilators tiek izmantots, lai ģenerētu zemas frekvences signālu, LC oskilators tiek izmantots, lai ģenerētu augstfrekvences signālu, un Op-Amps balstīts oskilators tiek izmantots, lai ģenerētu stabila frekvences signālu.
