Oscilator: Apakah Itu? (Definisi Jenis & Aplikasi)
Apakah Oscillator?
Sebuah oscillator adalah litar yang menghasilkan bentuk gelombang berulang tanpa sebarang input. Oscillator pada dasarnya menukar aliran arus unidirectional dari sumber DC menjadi bentuk gelombang berganti-ganti yang mempunyai frekuensi dikehendaki, seperti yang ditentukan oleh komponen litar tersebut.
Prinsip asas di sebalik kerja oscillator boleh difahami dengan menganalisis tingkah laku litar LC tank seperti yang ditunjukkan dalam Gambaraj 1 di bawah, yang menggunakan induktor L dan kapasitor C yang sepenuhnya dicas sebagai komponennya. Di sini, pada mulanya, kapasitor mula melepaskan muatan melalui induktor, yang mengakibatkan pemindahan tenaga elektriknya ke medan elektromagnetik yang boleh disimpan dalam induktor. Apabila kapasitor telah sepenuhnya melepaskan muatan, tidak akan ada aliran arus dalam litar.
Namun, pada masa itu, medan elektromagnetik yang disimpan telah menghasilkan emf balikan yang mengakibatkan aliran arus melalui litar dalam arah yang sama seperti sebelumnya. Aliran arus ini melalui litar terus berlanjutan sehingga medan elektromagnetik runtuh, yang mengakibatkan pemindahan semula tenaga elektromagnetik ke bentuk elektrik, menyebabkan siklus berulang. Walau bagaimanapun, sekarang kapasitor akan dicas dengan polariti yang bertentangan, akibatnya satu mendapatkan bentuk gelombang berayun sebagai output.
Walau bagaimanapun, ayunan yang timbul akibat perpindahan antara kedua-dua bentuk tenaga ini tidak dapat berterusan selama-lamanya kerana mereka akan terdedah kepada kesan hilang tenaga akibat rintangan litar. Sebagai hasilnya, amplitud ayunan ini berkurang secara beransur-ansur hingga menjadi sifar, yang menjadikan mereka redam sifatnya.
Ini menunjukkan bahawa untuk mendapatkan ayunan yang berterusan dan mempunyai amplitud tetap, seseorang perlu menggantikan kerugian tenaga. Walau bagaimanapun, perlu diingat bahawa tenaga yang dibekalkan harus dikawal dengan tepat dan mesti sama dengan tenaga yang hilang untuk mendapatkan ayunan dengan amplitud tetap.
Ini kerana, jika tenaga yang dibekalkan lebih daripada tenaga yang hilang, maka amplitud ayunan akan meningkat (Gambaraj 2a) yang membawa kepada output yang terdistorsi; manakala jika tenaga yang dibekalkan kurang daripada tenaga yang hilang, maka amplitud ayunan akan berkurang (Gambaraj 2b) yang membawa kepada ayunan yang tidak berkekalan.
Secara praktikal, oscillators hanyalah litar pengamplifier yang diberikan dengan maklum balas positif atau regeneratif di mana sebahagian isyarat output diberi balikan ke input (Gambaraj 3). Di sini, pengamplifier terdiri daripada elemen aktif pengamplifikasi yang boleh menjadi transistor atau Op-Amp dan isyarat balikan in-fasa bertanggungjawab untuk mengekalkan (mengekalkan) ayunan dengan menggantikan kerugian dalam litar.
Apabila bekalan kuasa dihidupkan, ayunan akan bermula dalam sistem akibat kebisingan elektronik yang wujud di dalamnya. Isyarat kebisingan ini bergerak di sekitar lilitan, dipengamplifikasikan dan bertumpu kepada gelombang sinus tunggal dengan cepat. Ungkapan bagi gain lilitan tertutup oscillator yang ditunjukkan dalam Gambaraj 3 diberikan sebagai:
Di mana A adalah gain voltan pengamplifier dan β adalah gain rangkaian maklum balas. Di sini, jika Aβ > 1, maka ayunan akan meningkat dalam amplitud (Gambaraj 2a); manakala jika Aβ < 1, maka ayunan akan redam (Gambaraj 2b). Di sisi lain, Aβ = 1 membawa kepada ayunan yang mempunyai amplitud tetap (Gambaraj 2c). Dengan kata lain, ini menunjukkan bahawa jika gain lilitan maklum balas adalah kecil, maka ayunan mati, manakala jika gain lilitan maklum balas adalah besar, maka output akan terdistorsi; dan hanya jika gain maklum balas adalah bersatu, maka ayunan akan mempunyai amplitud tetap yang membawa kepada litar osilasi yang mengekalkan diri.
Jenis Oscillator
Terdapat banyak jenis oscillator, tetapi secara umum boleh diklasifikasikan kepada dua kategori utama – Oscillator Harmonik (juga dikenali sebagai Oscillator Linear) dan Oscillator Rileksasi.
Dalam oscillator harmonik, aliran tenaga sentiasa dari komponen aktif ke komponen pasif dan frekuensi ayunan ditentukan oleh laluan maklum balas.
Manakala dalam oscillator rileksasi, tenaga ditukar antara komponen aktif dan pasif dan frekuensi ayunan ditentukan oleh pembebanan dan pencahan konstanta masa yang terlibat dalam proses. Selanjutnya, oscillator harmonik menghasilkan output gelombang sinus rendah terdistorsi sementara oscillator rileksasi menghasilkan bentuk gelombang bukan sinus (gelombang gigi gergaji, segitiga atau segiempat).
Jenis-jenis Oscillator utama termasuk:
Oscillator Jambatan Wien
Oscillator Peralihan Fasa RC
Oscillator Hartley
Oscillator Kawalan Voltan
Oscillator Colpitts
Oscillator Clapp
Oscillator Kristal
Oscillator Armstrong
Oscillator Pengumpul Teratur
Oscillator Gunn
Oscillator Berhubungan Silang
Oscillator Cincin
Oscillator Dynatron
Oscillator Meissner
Oscillator Opto-Elektronik
Oscillator Pierce
Oscillator Robinson
Oscillator Tri-tet
Oscillator Pearson-Anson
Oscillator Garis Penundaan
Oscillator Royer
Oscillator Bergabung Elektron
Oscillator Multi-Gelombang
Oscillator juga boleh diklasifikasikan kepada pelbagai jenis bergantung pada parameter yang dipertimbangkan iaitu berdasarkan mekanisme maklum balas, bentuk gelombang output, dll. Jenis klasifikasi ini diberikan di bawah:
Klasifikasi Berdasarkan Mekanisme Maklum Balas: Oscillator Maklum Balas Positif dan Oscillator Maklum Balas Negatif.
Klasifikasi Berdasarkan Bentuk Gelombang Output: Oscillator Gelombang Sinus, Oscillator Gelombang Segiempat atau Segiempat, Oscillator Sweeping (yang menghasilkan gelombang output gigi gergaji), dll.
Klasifikasi Berdasarkan Frekuensi Isyarat Output: Oscillator Frekuensi Rendah, Oscillator Audio (frekuensi outputnya berada dalam julat audio), Oscillator Frekuensi Radio, Oscillator Frekuensi Tinggi, Oscillator Frekuensi Sangat Tinggi, Oscillator Frekuensi Ultra Tinggi, dll.
Klasifikasi Berdasarkan Jenis Kawalan Frekuensi yang Digunakan: Oscillator RC, Oscillator LC, Oscillator Kristal (yang menggunakan kristal kwarsa untuk menghasilkan gelombang output yang stabil frekuensinya), dll.
Klasifikasi Berdasarkan Sifat Frekuensi Gelombang Output: Oscillator Frekuensi Tetap dan Oscillator Frekuensi Variabel atau Tuna.
Penggunaan Oscillator
Oscillator adalah cara yang murah dan mudah untuk menghasilkan frekuensi spesifik isyarat. Contohnya, oscillator RC digunakan untuk menghasilkan isyarat frekuensi rendah, oscillator LC digunakan untuk menghasilkan isyarat frekuensi tinggi, dan oscillator berdasarkan Op-Amp digunakan untuk menghasilkan frekuensi yang stabil.
Frekuensi ayunan boleh diubah dengan mengubah nilai komponen dengan susunan potensiometer.
Beberapa penggunaan biasa oscillator termasuk:
Jam tangan kuarsa (yang menggunakan oscillator kristal)
Digunakan dalam pelbagai sistem audio dan video
Digunakan dalam pelbagai peranti komunikasi radio, TV, dan lain-lain
Digunakan dalam komputer, pendeteksi logam, senjata stunner, inverter, aplikasi ultrasonik dan frekuensi radio.
Digunakan untuk menghasilkan denyutan jam untuk mikroprosesor dan mikro-kontroler
Digunakan dalam
