Oszillatorlar: Nima? (Ta'rif, Turklari va Qo'llanish sohalar)

Oscillatorda nima?

Oscillator - bu hech qanday kirishsiz davomli, takrorlanadigan, alternativ signalni yaratuvchi shema. Oscillatorlar asosan unidirectional elektr toki (DC manba) dan kelib chiqqan o'zgaruvchan signalga (istalgan frekvenciaga ega bo'lgan) aylantiradi, shuningdek, shema komponentlari tarafiga aniqlovchilashadi.

Oscillator ishlashining asosiy printsipi, Figure 1-da ko'rsatilgan LC tank shemasini tahlil qilish orqali tushunilishi mumkin, bu yerda L induktor va to'liq zaryadlangan C kondensator ishlatiladi. Birinchi navbatda, kondensator indaktorda o'tkaziladi, bu erda uning elektr energiyasi indaktorda saqlanadigan elektromagnit maydonga aylantiriladi. Kondensator to'liq bo'shatilganda, shemada hech qanday tok o'tmaydi.

Bu paytda, saqlangan elektromagnit maydon orqali orqa tomonga tok o'tkaziladi, shuningdek, avvalgi tomondagi tok o'tkaziladi. Bu tok o'tish jarayoni, elektromagnit maydon collaps qilguncha davom etadi, bu esa elektromagnit energiya elektr formaga aylantiriladi, natijada tsikl takrorlanadi. Ammo, endi kondensator qarama-qarshi polarda zaryadlangan bo'lib, shuning uchun chiqishda osilayotgan signal hosil bo'ladi.

Lekin, ikki energiya shaklini orasidagi inter-konversiya orqali yuz bergan osillatsiyalar abadiy ravishda davom etishi mumkin emas, chunki ular shemaning qarshilik efektiga tabassum bo'lishadi. Natijada, ushbu osillatsiyalarning amplitudasi o'zroq-yengil darajada kamayib, nolga teng bo'lib, ular damped holatga kirdi.

Bu, davomli va doimiy amplitudali osillatsiyalarni olish uchun, energiya yo'qotishni kompensatsiya qilish kerakligini anglatadi. Biroq, taqdim etilgan energiya aniq tarzda boshqarilishi va yo'qotilgan energiyaga teng bo'lishi kerak, shunda doimiy amplitudali osillatsiyalar olinadi.

Shuni esda tuting, agar taqdim etilgan energiya yo'qotilgan energiyadan ko'proq bo'lsa, osillatsiyalarning amplitudasi o'sadi (Figure 2a), bu esa distsiya chiqishga olib keliadi; agar taqdim etilgan energiya yo'qotilgan energiyadan kam bo'lsa, osillatsiyalarning amplitudasi kamayadi (Figure 2b), bu esa osillatsiyalarni davom ettirish imkoni yo'q bo'lib qoladi.

Praktikada, oscillatorlar hech narsadan iborat emas, balki transistor yoki Op-Amp kabi amplifikator aktiv elementi bilan birga ishlaydigan, pozitiv yoki regenerativ feedback bilan ta'minlangan amplifier shemalaridir (Figure 3). Bu yerda, orqa tomonga parallel signal chiqishdan kirishga qaytariladi, shuning uchun shemaning yo'qotilgan energiyasini qoplash uchun osillatsiyalarni davom ettirish uchun javobgar bo'ladi.

Elektron qurilmada mavjud elektron shum orqali osillatsiyalar tizimda yuz beradi. Bu shum signal loop ichida yuradi, kuchayadi va tezroq bitta frekventsiyali sinusoidega aylanadi. Figure 3-da ko'rsatilgan oscillator uchun yopiq loop gain ifodasi quyidagicha berilgan:

Bu yerda A - bu amplifierning voltaj gaini, β - feedback tarmogining gaini. Agar Aβ > 1 bo'lsa, osillatsiyalarning amplitudasi o'sadi (Figure 2a); agar Aβ < 1 bo'lsa, osillatsiyalarning amplitudasi kamayadi (Figure 2b). Biroq, Aβ = 1 bo'lganda, doimiy amplitudali osillatsiyalar olinadi (Figure 2c). Boshqacha qilib aytganda, agar feedback loop gain kichik bo'lsa, osillatsiyalar tugaydi, agar feedback loop gain katta bo'lsa, chiqish distsiyalashadi; faqat agar feedback gain birlikka teng bo'lsa, osillatsiyalar doimiy amplitudaga ega bo'lib, o'z-muhim osillatori tizim olinadi.

Oscillator turlari

Ko'plab oscillator turlari bor, lekin ularni ikkita asosiy guruhga ajratish mumkin - Harmonic Oscillators (Linear Oscillators ham deb ataladi) va Relaxation Oscillators.

Harmonic oscillatorda, energiya har doim aktiv komponentlardan pasiv komponentlarga o'tadi va osillatsiyalarning frekventsiyasi feedback yo'lidan aniqlovchilashadi.

Relaxation oscillatorda, aktiv va pasiv komponentlar orasida energiya almashadi va osillatsiyalarning frekventsiyasi zaryadlanish va bo'shatish vaqt konstantalari orqali aniqlovchilashadi. Harakteristik jihatdan, harmonic oscillatorlar juda kam distsiyalangan sinusoidal chiqishlarni yaratadi, relax