Оскалилатори: Што се тоа? (Дефиниција типови и применувања)
Што е осцилатор?
Осцилаторот е кола кој произведува непрекинат, повторувачки, алтернативен сигнал без потреба од влез. Основната функција на осцилаторите е да конвертираат једносмерниот ток од извор DC во алтернативен сигнал со желана фреквенција, како што е одредено од компонентите на колата.
Основниот принцип на работата на осцилаторите може да се разбере анализирајќи го поведбата на LC танков кола како на Слика 1 подолу, која користи индуктор L и потполно претходно напојена капацитор C како компоненти. Еве, на почеток, капациторот почнува да се исцедува преку индукторот, што резултира во конверзија на нејзината електрична енергија во електромагнетно поле, што може да се чува во индукторот. Кога капациторот се исцеди потполно, нема да има тек на ток во колата.
Меѓутоа, до тогаш, запазеното електромагнетно поле би генерирало контра ЕДС, што би довело до тек на ток во колата во иста насока како и претходно. Текот на ток во колата продолжува додека електромагнетното поле не се распаѓа, што резултира во обратна конверзија на електромагнетната енергија во електрична форма, што предизвикува повторување на циклусот. Меѓутоа, сега капациторот би бил напојен со противоположна полярност, поради што се добива осцилаторен сигнал како излез.
Меѓутоа, осцилациите кои се појавуваат поради интерконверзијата помеѓу двата облик на енергија не можат да продолжат заувек затоа што би биле подложни на губиток на енергија поради отпорот на колата. Како резултат, амплитудата на овие осцилации се намалува постепено до нула, што ги прави демпирани по природата.
Ова покажува дека за да се добијат непрекинати осцилации со константна амплитуда, потребно е да се компенсира губитокот на енергија. Иако, треба да се забележи дека доставената енергија треба точно да се контролира и мора да биде еднаква на губитокот на енергија за да се добијат осцилации со константна амплитуда.
Ова е затоа што, ако доставената енергија е поголема од губитокот на енергија, тогаш амплитудата на осцилациите ќе се зголеми (Слика 2а) што води до искривен излез; додека ако доставената енергија е помала од губитокот на енергија, тогаш амплитудата на осцилациите ќе се намали (Слика 2б) што води до недопустливи осцилации.
Практички, осцилаторите се ништо друго туку усилувачки кола кои се обезбедени со позитивна или регенеративна обратна врска, каде дел од излезната сигнал се враќа на влезот (Слика 3). Усилувачот се состои од активен елемент кој може да биде транзистор или операционен усилувач, а обратната врска во фаза е одговорна за одржување (поддршка) на осцилациите, поправувајќи ги губитоците во колата.
Кога се вклучи стромот, осцилациите ќе почнат во системот поради електронскиот шум присутен во него. Овој сигнал од шум се движи околу лупата, се усичува и брзо конвергира до синусна волна со една фреквенција. Изразот за затворената усилување на осцилаторот показан на Слика 3 е даден како:
Каде A е усилувањето на напонот на усилувачот, а β е усилувањето на обратната врска. Еве, ако Aβ > 1, тогаш осцилациите ќе се зголемат во амплитуда (Слика 2а); додека ако Aβ < 1, тогаш осцилациите ќе бидат демпирани (Слика 2б). Покрај тоа, Aβ = 1 доведува до осцилации со константна амплитуда (Слика 2ц). Со други зборови, ова значи дека ако усилувањето на обратната врска е мал, тогаш осцилациите ќе измрејат, додека ако усилувањето на обратната врска е големо, тогаш излезот ќе биде искривен; и само ако усилувањето на обратната врска е единично, тогаш осцилациите ќе имаат константна амплитуда, што доведува до самосостојан осцилаторен кола.
Видови на осцилатори
Постојат многу видови на осцилатори, но можат широко да се класифицираат во две главни категории – Хармонични осцилатори (познати и како Линеарни осцилатори) и Релаксација осцилатори.
Во хармоничниот осцилатор, протокот на енергија секогаш е од активните компоненти кон пасивните компоненти, а фреквенцијата на осцилациите е одредена од обратната врска.
Додека во релаксација осцилатор, енергијата се разменува помеѓу активните и пасивните компоненти, а фреквенцијата на осцилациите е одредена од временските константи за напојување и исцедување. Покрај тоа, хармоничните осцилатори произведуваат излез со мал деформиран синусен сигнал, додека релаксација осцилаторите генерираат несинусни (сапат, триаголни или квадратни) форми на сигнал.
Главните типови на осцилатори вклучуваат:
Осцилатор на Виенски мост
Осцилатор со RC фазно преместување
Хартлиев осцилатор
Осцилатор управуван со напон
Колпитсов осцилатор
Клаппов осцилатор
Кристални осцилатори
Армстронгов осцилатор
Осцилатор со настроен колектор
Гунов осцилатор
Осцилатори со крстосана врска
Осцилатори во круг
Динатрон осцилатори
Майснер осцилатори
Опто-електронски осцилатори
Пирсов осцилатори
Робинсон осцилатори
Тритет осцилатори
Пирсон-Ансон осцилатори
Осцилатори со заморка
Ројер осцилатори
Електронски споени осцилатори
Мулти-валови осцилатори
Осцилаторите исто така можат да се класифицираат во различни видови зависно од параметарот на разгледување, т.е. според механизмот на обратната врска, формата на излезната волна, итн. Овие класификацији се дадени подолу:
Класификација според механизмот на обратната врска: Позитивна обратна врска осцилатори и Негативна обратна врска осцилатори.
Класификација според формата на излезната волна: Синусна волна осцилатори, Квадратни или правоаголни волни осцилатори, Осцилатори за скенирање (со излезната волна во облик на сапат), итн.
Класификација според фреквенцијата на излезната сигнал: Нискочестотни осцилатори, Аудио осцилатори (чиишто излезната фреквенција е во аудио опсег), Радио фреквенција осцилатори, Високочестотни осцилатори, Многу високочестотни осцилатори, Екстремно високочестотни осцилатори, итн.
Класификација според типот на контрола на фреквенцијата: RC осцилатори, LC осцилатори, Кристални осцилатори (кои користат кварцев кристал за стабилизација на излезната волна), итн.
Класификација според природата на фреквенцијата на излезната волна: Фиксни фреквенција осцилатори и Променливи или регулирувани фреквенција осцилатори.
Примени на осцилаторите
Осцилаторите се евтина и лес
