Oszillaturi: Xi Huma? (Definizzjoni Tipi u Aplikazzjonijiet)
X'huwa l-Oscillator?
L-oscillator huwaċċit li jipprodumi waveform mutqaligħa, mutreġġija, alternativ mingħajr bżonn ta’ input. L-oscillators konvertu l-flus tal-kurrent unidirezjonali minn sors DC għal waveform alternativ tal-frekwenza desirata, kif mideċiż mit-komponenti tal-ċit.
Il-prinċipju bażiku ta’ x’għadu l-oscillators jistgħu jiġu inferriti mill-analiż tal-komportament ta’ ċit LC tank kif mur rappreżentat fil-Figura 1 hawn taħt, li jimpiegax induttur L u kondensatur C pre-caricat. Hawn, fl-awwel, il-kondensatur ibda jiċċarġa permezz tal-induttur, li jirrisulta fil-konverzjoni tal-enerġija elektrika għal field elettromagnetiku, li tista’ tkun storja fil-induttur. Waqt li l-kondensatur jiċċarġa kemm Alla, ma se jkunx hemm flus ta’ kurrent fit-ċit.
Imma f’dan it-tul, il-field elettromagnetiku storja jikteb back-emf li jirrisulta fil-flus ta’ kurrent fit-ċit fil-stess direzzjoni bħala qabel. Dan il-flus ta’ kurrent fit-ċit jissejjaħ sa meta t-collapse il-field elettromagnetiku, li tirrisulta fil-konverzjoni tagħha wkoll għal forma elektrika, li tiftaħ il-ciklu biex jirrepeti. Imma issa, il-kondensatur ikun karrik b’poljarità kontraġġenti, li jilgħab mal-oscillating waveform bħal output.
Imma l-oscillations li nispiċċa mill-interkonverzjoni bejn it-tnejn ta’ forme ta’ enerġija ma jistgħux jiġu kontinwi għal dejjem għax huma sottoposti għall-effett tal-pierdita ta’ enerġija għal raġuni tal-resistenza tal-ċit. B’riżultat, l-amplitud ta’ dawn l-oscillations tiġi diminuita stedjan sal-aħħar, li jgħadihom damped fi natura.
Dan jindika li biex tikseb l-oscillations kontinwi u ta’ amplitud kostanti, huwa neċessarju li tippenża għal pierdita ta’ enerġija. Imma huwa meħtieġ li nitqiesu li l-enerġija ipprovduta għandha tkun kontrolata preċiżament u tkun egwali għal l-enerġija perduta biex tikseb l-oscillations bl-amplitud kostanti.
Din hija għax, jekk l-enerġija ipprovduta hi akbar milli l-enerġija perduta, allura l-amplitud tal-oscillations se tizdied (Figura 2a) li tiddurbi l-output; waqt li jekk l-enerġija ipprovduta hi inqas milli l-enerġija perduta, allura l-amplitud tal-oscillations se tiddimin (Figura 2b) li timxi għal oscillations mhux sustenabbli.
Prattikament, l-oscillators huma biss ċit amplifikaturi li jipprovdu feedback pozitiv jew regenerativ fejn parti mill-signal tal-output tiegħu jirritorna għal-input (Figura 3). Hawn l-amplifikatur ikun magħmul minn element attiv amplifikaturi, kif transistor jew Op-Amp, u l-signal irritornat in-faża hu responsabbli biex jikkontinwa (susteni) l-oscillations biex jikteb għal pierditi fit-ċit.
Waqt li l-supply tal-enerġija jiġi swittiet ON, l-oscillations se jiġu avviati fis-sistema għax-xejjet elettroniki preżenti fih. Din is-sinjal tan-xejjet tattraversa t-loop, titamplifika u ticonvergi għal sine wave ta’ frekwenza wahda f’mod veloċi. Il-expression għal closed-loop gain tal-oscillator rappreżentat fil-Figura 3 hija:
Fejn A huwa voltage gain tal-amplifikatur u β huwa gain tal-network tal-feedback. Hawn, jekk Aβ > 1, allura l-oscillations se zidu l-amplitud (Figura 2a); waqt li jekk Aβ < 1, allura l-oscillations se jiġu damped (Figura 2b). Nnifs darba, Aβ = 1 jiġi l-oscillations bl-amplitud kostanti (Figura 2c). Bi oħrajn, din tindika li jekk il-gain tal-loop tal-feedback hu żgħir, allura l-oscillation toqdi, waqt li jekk il-gain tal-loop tal-feedback hu kbir, allura l-output se jiġi distordut; u biss jekk il-gain tal-feedback hu unity, allura l-oscillations se jkunu bl-amplitud kostanti li jilgħab għal self-sustained oscillatory circuit.
Tip ta’ Oscillator
Jiġu mgħadda ħafna tipi ta’ oscillators, imma jistgħu jiġu klassifikati f’żewġ kategoriji prinċipali – Harmonic Oscillators (anki mtaħlis bħala Linear Oscillators) u Relaxation Oscillators.
Fl-harmonic oscillator, il-flus tal-enerġija huwa dejjem mill-elementi attivi għal-passivi u l-frekwenza tal-oscillations hi deċisa mill-path tal-feedback.
Waqt li fl-relaxation oscillator, l-enerġija tiskambi bejn l-elementi attivi u passivi u l-frekwenza tal-oscillations hi deċisa mill-time constants tal-charge u discharge involuti fil-proċess. Aktar, l-harmonic oscillators ipprodumu outputs ta’ sine-wave b’miżuri ta’ distorzjoni bassa, waqt li l-relaxation oscillators jipprodumu wave-forms non-sinusoidal (saw-tooth, triangular jew square).
Il-tipi prinċipali ta’ Oscillators inklużu:
Wien Bridge Oscillator
RC Phase Shift Oscillator
Hartley Oscillator
Voltage Controlled Oscillator
Colpitts Oscillator
Clapp Oscillators
Crystal Oscillators
Armstrong Oscillator
Tuned Collector Oscillator
Gunn Oscillator
Cross-Coupled Oscillators
Ring Oscillators
Dynatron Oscillators
Meissner Oscillators
Opto-Electronic Oscillators
Pierce Oscillators
Robinson Oscillators
Tri-tet Oscillators
Pearson-Anson Oscillators
Delay-Line Oscillators
Royer Oscillators
Electron Coupled Oscillators
Multi-Wave Oscillators
L-oscillators jistgħu wkoll jiġu klassifikati f’diversi tipi skont il-parametru konsiderat, b’base għal-mekkanismu tal-feedback, is-silġ tal-output waveform, etc. Dawn it-tipi ta’ klassifikazzjoni ġew mogħti hawn taħt:
Klassifikazzjoni b’Base għal Mekkanismu tal-Feedback: Positive Feedback Oscillators u Negative Feedback Oscillators.
Klassifikazzjoni b’Base għal Silġ tal-Output Waveform: Sine Wave Oscillators, Square or Rectangular Wave oscillators, Sweep Oscillators (li jipprodumu saw-tooth output waveform), etc.
Klassifikazzjoni b’Base għal Frekwenza tal-Output Signal: Low-Frequency Oscillators, Audio Oscillators (li l-output frequency tagħhom huwa ta’ rang audio), Radio Frequency Oscillators, High-Frequency Oscillators, Very High-Frequency Oscillators, Ultra High-Frequency Oscillators, etc.
Klassifikazzjoni b’Base għal Tip ta’ Frequency Control Used: RC Oscillators, LC Oscillators, Crystal Oscillators (li jagħmlu użu ta’ quartz crystal biex jiġi resul tat-output waveform stabilizzat), etc.
Klassifikazzjoni b’Base għal Natur tal-Frekwenza tal-Output Waveform: Fixed Frequency Oscillators u Variable or Tunable Frequency Oscillators.
Aplikazzjonijiet tal-Oscillator
L-oscillators huma mod ekonomiku u ħsieb tas-silġ biex jipprodumu frekwenza speċifiċa ta’ signal. Pereżempju, RC oscillator huwa impiegat biex jipprodumi Low Frequency signal, LC oscillator huwa impiegat biex jipprodumi High Frequency signal, u Op-Amp based oscillator huwa impiegat biex jipprodumi frekwenza stabili.
Il-frekwenza tal-oscillation tista’ tkun varjata permezz ta’ varjazzjoni tal-valur tal-komponenti b’arranġamenti ta’ potentiometer.
B’ċertu aplikazzjonijiet komuni ta’ oscillators inklużu:
-
<
