Osilatörler: Nedirler? (Tanım, Türleri ve Uygulamaları)
Nesilleyici Nedir?
Bir nesilleyici herhangi bir girdi olmadan sürekli tekrarlayan ve alternatif bir dalga formu üreten bir devredir. Nesilleyiciler temel olarak DC kaynağından tek yönlü akımı, devre bileşenleri tarafından belirlenen istenen frekansta alternatif bir dalga formuna dönüştürürler.
Nesilleyicilerin çalışma prensibi, aşağıda gösterilen Şekil 1'deki LC tank devresinin davranışını analiz ederek anlaşılabiliyor. Bu devrede, önceden tamamen şarj edilmiş bir kapasitör C ve bir endüktör L kullanılır. Burada, ilk olarak kapasitör endüktör aracılığıyla boşalır ve bu işlem sonucunda elektrik enerjisi, endüktörde saklanabilecek elektromanyetik alana dönüşür. Kapasitör tamamen boşaldığında, devredeki akım akışı olmaz.
Ancak, o zamana kadar depolanan elektromanyetik alan, aynı yönde devrede akım akışına neden olan geri emf oluşturur. Bu akım akışı, elektromanyetik alan çökerken devam eder ve bu, elektromanyetik enerjinin yeniden elektrik formuna dönüştürülmesine neden olur, bu da döngünün tekrarlanmasına neden olur. Ancak, şimdi kapasitör zıt kutupluluğa sahip olacak şekilde şarj olur, bu da çıktıyı salınan bir dalga formu olarak verir.
Ancak, iki enerji formu arasındaki karşılıklı dönüşüm sonucu oluşan salınım, devrenin direnç kaynaklı enerji kaybı etkisi nedeniyle sonsuza dek devam edemez. Sonuç olarak, bu salınımların genliği sıfıra doğru düzenli olarak azalır ve bu da onları sönük yapar.
Bu, sürekli ve sabit genlikli salınım elde etmek için enerji kaybını telafi etmenin gerektiğini gösterir. Ancak, sağlanan enerjinin kesin olarak kontrol edilmesi ve kaybedilen enerjiye eşit olması gerektiği unutulmamalıdır, böylece sabit genlikli salınım elde edilebilir.
Çünkü, sağlanan enerji kaybedilen enerjiden fazlaysa, salınım genliği artar (Şekil 2a) ve bozuk bir çıktı oluşur; eğer sağlanan enerji kaybedilen enerjiden az ise, salınım genliği azalır (Şekil 2b) ve sürdürülebilir olmayan salınım oluşur.
Pratik olarak, osilatörler sadece pozitif veya yeniden besleme sağlayarak bir kısmının çıkış işaretinin girdiye geri beslendiği amplifikatör devreleridir (Şekil 3). Burada, amplifikatör bir transistör veya Op-Amp olabilen bir amplifikasyon aktif unsuru içerir ve fazda olan geri beslenen işaret, devredeki kayıpları telafi ederek osilasyonları sürdürmekten sorumludur.
Güç kaynağı açıldığında, sistemde bulunan elektronik gürültü nedeniyle osilasyonlar başlar. Bu gürültü sinyali döngü etrafında dolaşır, amplifikasyon geçirdikten sonra çok hızlı bir şekilde tek frekanslı sinüs dalga haline gelir. Şekil 3'te gösterilen osilatörün kapalı döngü kazancı ifadesi şu şekildedir:
Burada A, amplifikatörün gerilim kazancını ve β, geri besleme ağının kazancını temsil eder. Eğer Aβ > 1 ise, o zaman osilasyonların genliği artar (Şekil 2a); eğer Aβ < 1 ise, o zaman osilasyonlar sönük olur (Şekil 2b). Diğer yandan, Aβ = 1 sabit genlikli osilasyonlara yol açar (Şekil 2c). Başka bir deyişle, bu, geri besleme döngüsü kazancı küçükse, o zaman osilasyonlar sonlanır, geri besleme döngüsü kazancı büyükse, o zaman çıkış bozulur; ve sadece geri besleme kazancı bir olduğunda, osilasyonlar sabit genlikli olur ve kendini koruyan osilatör devresi oluşur.
Osilatör Türleri
Birçok tür osilatör var, ancak bunlar genel olarak iki ana kategoriye ayrılabilir – Harmonik Osilatörler (aynı zamanda Lineer Osilatörler olarak da bilinir) ve Rahatlama Osilatörleri.
Harmonik osilatörlerde, enerji akışı her zaman aktif bileşenlerden pasif bileşenlere doğru olup, osilasyonların frekansı geri besleme yolu tarafından belirlenir.
Öte yandan, rahatlama osilatörlerinde, enerji aktif ve pasif bileşenler arasında değiş tokuş edilir ve osilasyonların frekansı sürecin içinde yer alan şarj ve boşaltma zaman sabitleri tarafından belirlenir. Daha fazlasıyla, harmonik osilatörler düşük bozukluğa sahip sinüzoidal çıkışlar üretirken, rahatlama osilatörleri non-sinüzoidal (testere dişi, üçgen veya kare) dalga biçimleri üretir.
Osilatörlerin ana türleri şunlardır:
Wien Köprüsü Osilatörü
RC Faz Kayması Osilatörü
Hartley Osilatörü
Gerilim Kontrollü Osilatör
Colpitts Osilatörü
Clapp Osilatörleri
Kristal Osilatörler
Armstrong Osilatörü
Tune Edilmiş Kollektör Osilatörü
Gunn Osilatörü
Çapraz Bağlı Osilatörler
Halka Osilatörleri
Dynatron Osilatörleri
Meissner Osilatörleri
Opto-Elektronik Osilatörler
Pierce Osilatörleri
Robinson Osilatörleri
Tri-tet Osilatörleri
Pearson-Anson Osilatörleri
Gecikme Hattı Osilatörleri
Royer Osilatörleri
Elektron Kuplajlı Osilatörler
Çoklu Dalga Osilatörleri
Osilatörler ayrıca göz önünde bulundurulan parametreye göre yani geri besleme mekanizmasına, çıkış dalgasının şekline vb. göre çeşitli türlere ayrılabilir. Bu sınıflandırma türleri aşağıda verilmiştir:
Geri Besleme Mekanizmasına Göre Sınıflandırma: Pozitif Geri Beslemeli Osilatörler ve Negatif Geri Beslemeli Osilatörler.
Çıkış Dalgasının Şekline Göre Sınıflandırma: Sinüs Dalgası Osilatörleri, Kare veya Dikdörtgen Dalgalı Osilatörler, Tarama Osilatörleri (testere dişi çıkış dalgası üreten), vb.
Çıkış Sinyalinin Frekansına Göre Sınıflandırma: Düşük Frekans Osilatörleri, Ses Frekans Osilatörleri (çıkış frekansı ses aralığında olan), Radyo Frekans Osilatörleri, Yüksek Frekans Osilatörleri, Çok Yüksek Frekans Osilatörleri, Ultra Yüksek Frekans Osilatörleri, vb.
Kullanılan Frekans Kontrol Türüne Göre Sınıflandırma: RC Osilatörleri, LC Osilatörleri, Kristal Osilatörler (kuvars kristal kullanarak frekans sabitleştirilmiş çıkış dalgası elde eder), vb.
Çıkış Dalgasının Frekans Doğasına Göre Sınıflandırma: Sabit Frekans Osilatörleri ve Değişken veya Ayarlanabilir Frekans Osilatörleri.
Osilatör Uygulamaları
Osilatörler, bir sinyalin belirli bir frekansını üretmenin ucuz ve kolay bir yoludur. Örneğin, düşük frekanslı bir sinyal üretmek için RC osilatör kullanılır, yüksek frekanslı bir sinyal üretmek için LC osilatör kullanılır ve kararlı bir frekans üretmek için ise işlem sel kuvvetlendiriciye (Op-Amp) dayalı osilatör kullanılır.
Osilasyon frekansı, potansiyometre düzenlemeleriyle bileşen değerleri değiştirilerek değiştirilebilir.
Osilatörlerin bazı yaygın uygulamaları şunlardır:
Kuvars saatler (bir kristal osilatör kullanır)
Çeşitli ses sistemlerinde ve video sistemlerinde kullanılır
Çeşitli radyo, TV ve diğer iletişim cihazlarında kullanılır
Bilgisayarlarda, metal dedektörlerde, şok tabancalarında, invertörlerde, ultrasonik ve radyo frekans uygulamalarında kullanılır.
Mikroişlemciler ve mikro denetleyiciler için saat sinyalleri üretmek üzere kullanılır
Alarmlar ve zillerde kullanılır
Metal dedektörler, şok tabancaları, inverterler ve ultrasonik cihazlarda kullanılır
Dekoratif ışıkların (örneğin dans eden ışıklar) çalışması için kullanılır
Açıklama: Orijinali saygıya alın, iyi makaleler paylaşılabilir, ihlal varsa lütfen silme için iletişime geçin.
