مبانی اسیلاتور: توضیحات نوع مدار نوسان ساز

ساخت وبلاگ

types of oscillator

به عبارت ساده ، نوسان ساز وسیله ای است که می تواند بدون تحریک سیگنال خارجی ، قدرت DC را به قدرت AC تبدیل کند. به اصطلاح "نوسان" به معنای جریان متناوب است. در این مقاله عمدتاً مدارهای نوسان سازهای موج سینوسی مختلف ، از جمله اصول کار آنها ، چگونگی تحقق کارکردهای آنها ، ترکیب مدار و مقایسه مزایا و مضرات اشکال مختلف مدارها را توضیح می دهد. در این مقاله از تعداد زیادی از نمودارهای مدار و فرمول ها برای توضیح جزئیات استفاده می شود ، که می تواند به شما در درک بهتر کمک کند.

مبانی نوسان ساز و انواع مختلف آنها

کاتالوگ

من اصل نوسان ساز بازخورد

1. 1 نوسان ساز بازخورد چگونه کار می کند؟

نوسان ساز بازخورد وقتی روشن می شود ، سیگنال های مختلف اختلال الکتریکی موجود در حلقه توسط شبکه انتخاب فرکانس انتخاب می شوند و سیگنال یک فرکانس خاص به ترمینال ورودی تغذیه می شود ، و سپس چرخه تقویت → بازخورد→ تقویت → بازخورد ، دامنه سیگنال به طور مداوم افزایش می یابد و نوسان از کوچک تا بزرگ ایجاد می شود. با افزایش دامنه سیگنال ، تقویت کننده وارد حالت غیرخطی می شود و افزایش کاهش می یابد. هنگامی که ولتاژ بازخورد دقیقاً برابر با ولتاژ ورودی باشد ، دامنه نوسان دیگر افزایش نمی یابد و وارد حالت متعادل می شود.

همانطور که از شکل زیر مشاهده می شود ، نوسان ساز بازخورد یک حلقه بسته است که از یک تقویت کننده و یک شبکه بازخورد تشکیل شده است. تقویت کننده معمولاً یک تقویت کننده تنظیم شده با مدار نوسان به عنوان بار است. شبکه بازخورد به طور کلی یک شبکه خطی است که از اجزای منفعل تشکیل شده است.

Block diagram of feedback oscillator

شکل 1. نمودار بلوک نوسان ساز بازخورد

به منظور تولید خودشناختی ، باید بازخورد مثبتی وجود داشته باشد ، یعنی سیگنال تغذیه شده به ترمینال ورودی و سیگنال در ترمینال ورودی تقویت کننده همان مرحله را دارند.

برای شکل فوق ، فرض کنید ضریب تقویت ولتاژ تقویت کننده K (S) است ، ضریب بازخورد ولتاژ شبکه بازخورد F (S) است ، و ضریب تقویت ولتاژ حلقه بسته KU (S) است.

Formula1.1.2

توسط

Formula1.1.5

اگر یک فرکانس خاص ω1 = Ω ، سپس T (jΩ1) برابر با 1. از فرمول فوق باشد ، می توانیم ببینیم که Ku (jΩ) تمایل به بی نهایت دارد. این نشان می دهد که هیچ سیگنال خارجی وجود ندارد و برای تولید خروجی سیگنال ، یعنی خودشناختی ، از خود هیجان زده می شود. بنابراین ، شرط خودفولیت این است که افزایش حلقه 1 است.

1. 2 شرایط تعادل

شرایط تعادل نوسان ساز است

Formula1.2.1

این همچنین می تواند به صورت بیان شود

اگر یک فرکانس خاص ω1 = Ω ، سپس T (jΩ1) برابر با 1. از فرمول فوق باشد ، می توانیم ببینیم که Ku (jΩ) تمایل به بی نهایت دارد. این نشان می دهد که هیچ سیگنال خارجی وجود ندارد و برای تولید خروجی سیگنال ، یعنی خودشناختی ، از خود هیجان زده می شود. بنابراین ، شرط خودفولیت این است که افزایش حلقه 1 است.

دو فرمول فوق به ترتیب دامنه و شرایط تعادل فاز هستند.

شرایط تعادل نیز "دو شرط برای حفظ خاص خود" نامیده می شود. شرایط تعادل دامنه دامنه سیگنال خروجی نوسان ساز را تعیین می کند و شرایط تعادل فاز فرکانس سیگنال خروجی نوسان ساز را تعیین می کند. اما باید اشاره کرد که حلقه فقط می تواند شرایط تعادل فاز را در فرکانس خاصی (F) ، که فرکانس رزونانس (F0) حلقه است ، برآورده کند.

1. 3 شرایط شروع نوسان ساز

هنگامی که نوسان ساز در حال کاربرد واقعی است ، نباید سیگنال خارجی ایالات متحده (ها) در شکل 1 نشان داده شود. منبع اولیه نوسان سیگنال های الکتریکی مانند شوک الکتریکی و صداهای مختلف حرارتی است که هنگام روشن شدن نوسان ساز به ناچار وجود دارد.

It can be seen from the establishment process of the oscillation that in order to make the oscillator start-up, the feedback voltage Uf and the input voltage Ui should be in phase at the beginning of the oscillation (that is, positive feedback); Uf>UI باید در دامنه مورد نیاز باشد ، یعنی:

شرایط لرزش: φa+φf = 2nπ (n = 0،1،2 ، • • •)

به عبارت ساده ، همانطور که می دانیم ، باید شرایط افزایش وحدت را برآورده سازد تا نوسان ادامه یابد. اما برای شروع نوسان ، افزایش ولتاژ حلقه بازخورد مثبت باید بیشتر از 1 باشد ، به طوری که دامنه ولتاژ خروجی می تواند به پتانسیل مورد نیاز برسد. سپس سود باید به 1 کاهش یابد ، به طوری که ولتاژ خروجی را می توان در پتانسیل مورد نیاز حفظ کرد و پدیده نوسان می تواند ادامه یابد.

Transition from |T(jω)|>1 به | t (jΩ) | = 1 وقتی نوسان ساز کار می کند

تقویت کننده باید هنگام تقویت سیگنال های کوچک در منطقه تقویت خطی ترانزیستور کار کند.

با شروع نوسان ، تقویت کننده در منطقه خطی کار می کند. در این زمان ، خروجی تقویت کننده با افزایش سیگنال ورودی به صورت خطی افزایش می یابد. با افزایش دامنه سیگنال ورودی ، تقویت کننده به تدریج وارد منطقه اشباع یا برش از منطقه تقویت می شود و وارد یک حالت غیرخطی می شود. افزایش حلقه بسته با افزایش سیگنال ورودی کاهش می یابد ، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است:

Graphical representation of amplitude conditions

شکل 2. نمایش گرافیکی از شرایط دامنه

هنگامی که افزایش حلقه به | t (jΩ) | = 1 کاهش می یابد ، روند رشد دامنه متوقف می شود و نوسان ساز به حالت متعادل می رسد و نوسان دامنه ثابت را انجام می دهد. مشاهده می شود که انتقال نوسان ساز از نوسان تقویت شده به نوسان دامنه پایدار با ویژگی های غیر خطی تقویت کننده تحقق می یابد.

هنگامی که مدار نوسان کننده روشن می شود ، جریان ترانزیستور به طور ناگهانی از صفر افزایش می یابد و جریان تغییر ناگهانی حاوی یک جزء طیف گسترده است.

فرآیند راه اندازی مدار بسیار کوتاه است! تا زمانی که مدار شرایط شروع را برآورده کند ، پس از روشن شدن نوسان ساز ، یک سیگنال خروجی با دامنه پایدار در خروجی وجود خواهد داشت.

Circuit start-up process

شکل 3فرایند راه اندازی مدار

1. 4 شرایط پایدار نوسان ساز

اگر ویژگی افزایش حلقه دارای دو نقطه تعادل A و B باشد ، در میان آنها ، نقطه A پایدار است و نقطه B ناپایدار است.

Stable conditions of the oscillator

شکل 4شرایط پایدار نوسان ساز

از بحث فوق می توان دید که به منظور تثبیت نقطه تعادل ، | t (ω0) |باید یک شیب منفی در نزدیکی UIA داشته باشد.

شرایط پایدار به شرایط پایدار دامنه و شرایط پایدار فاز تقسیم می شود

برای اینکه دامنه پایدار باشد ، نوسان ساز باید توانایی جلوگیری از تغییر دامنه در نقطه تعادل خود را داشته باشد. سپس شرایط پایداری دامنه باید باشد

از آنجا که شبکه بازخورد یک شبکه خطی است ، به این معنی که اندازه ضریب بازخورد با سیگنال ورودی تغییر نمی کند ، بنابراین می توان وضعیت پایداری دامنه را به عنوان نوشت

پایداری فاز به افزایش ω بستگی دارد و کاهش آن ، به این معنی که مشخصه فاز مدار نوسان ساز موازی ، ثبات فاز را تضمین می کند. بنابراین ، شرایط پایداری فاز است. هرچه مقدار q حلقه بالاتر باشد ، از مقدار بزرگتر و ثبات فاز بهتر می شود.

1. 5 ترکیب کلی نوسان ساز موج سینوسی

(1) تقویت کنترل انرژی را تحقق بخشید.

(2) بازخورد مثبت شبکه شرایط شروع لرزش را نشان می دهد.

(3) انتخاب فرکانس فقط یک فرکانس یک فرکانس را برای به دست آوردن یک موج موج سینوسی از یک فرکانس واحد برآورده می کند. شبکه های انتخاب فرکانس متداول شامل انتخاب فرکانس RC و انتخاب فرکانس LC است

(4) لینک تثبیت دامنه باعث می شود مدار آسان برای شروع و نوسان پایدار باشد ، با تحریف شکل موج کمی.

نمونه هایی از مدارهای نوسان:

تقویت کننده رزونانس فرکانس بالا و نوسان ساز موج سینوسی

High frequency small signal resonant amplifier

شکل 5تقویت کننده رزونانس سیگنال کوچک فرکانس بالا

Mutual inductance coupled oscillator

شکل 6نوسان ساز همراه با القاء متقابل

مدار نوسان ساز LC II

نوسان سازهای LC را می توان به سه نوع تقسیم کرد: نوسان سازهای همراه با القاء متقابل ، نوسان سازهای بازخورد القایی و نوسان سازهای بازخورد خازنی با توجه به شبکه های بازخورد مختلف.

در این بخش به انواع مختلف بازخورد نوسان سازهای LC و نوسان سازهای سه نقطه ای متمرکز شده است.

2. 1 اصل ترکیب نوسان ساز

General form of three-terminal oscillator

شکل 7شکل کلی نوسان ساز سه ترمینال

مدار اصلی به اصطلاح اسیلاتور سه ترمینال (که به آن سه نقطه نیز گفته می شود) است ، به این معنی که مدار با اتصال سه پایانه حلقه LC و سه الکترود ترانزیستور ، همانطور که در شکل نشان داده شده است ، تشکیل شده است.

نوسان ساز LC سه ترمینال یک نوسان ساز LC از نوع بازخورد است. برای به دست آوردن بازخورد مثبت ، مدار بازخورد باید قطبیت فوری ولتاژ AC ترانزیستور را با یک رابطه فاز خاص روبرو کند: هنگامی که VBE منفی است ، VCE باید مثبت باشد ، یعنی VBE و VCE در مرحله معکوس هستند و VEB و VCEدر فاز هستندفقط هنگامی که واکنش XCE و XEB دارای یک ویژگی یکسان باشند ، می توانند در مرحله باشند.

هنگامی که مقاومت عنصر حلقه بسیار اندک است ، می توان تأثیر آن را نادیده گرفت و تأثیر امپدانس ورودی و امپدانس خروجی ترانزیستور نیز می تواند نادیده گرفته شود. برای حفظ نوسان ، مدار باید شرایط را برآورده کند. در غیر این صورت ، شرایط رزونانس حلقه قابل برآورده نیست.

  • معیارهای مدار نوسان ساز سه ترمینال برای رعایت شرایط تعادل فاز به شرح زیر است:

(1) خصوصیات واکنش XCE و XEB یکسان است ، اما خصوصیات واکنش XCB برعکس است. یعنی CE و همان قطعه مقاومت در برابر و قطعه مقاومت در برابر CB هستند.

(2) فرکانس نوسان باید 1xo+xcl-xol را برآورده کند

بر اساس این معیار ، می توان به سرعت قضاوت کرد که آیا ترکیب مدار نوسان معقول است یا خیر.

  • نوسان ساز LC سه ترمینال

مدار نوسان LC سه ترمینال اغلب استفاده می شود ، و فرکانس عملیاتی آن در حدود چند مگاهرتز تا چند صد مگاهرتز است. پایداری فرکانس نیز بالاتر از مدار نوسانات همراه ترانسفورماتور است که حدود 10-3 است~10-4پس از برخی اقدامات تثبیت فرکانس ، می تواند بالاتر باشد.

انواع مختلفی از نوسان سازهای LC سه ترمینال وجود دارد ، به طور عمده:

القاء نوع سه ترمینال ، همچنین به عنوان هارتلی نوسان ساز شناخته می شود. نوع سه ترمینال خازن ، همچنین به عنوان نوسان ساز Colpitts شناخته می شود. نوع سری از نوع سه ترمینال خازن بهبود یافته ، همچنین به عنوان نوع موازی CLAPP نوع سه ترمینال خازن بهبود یافته ، همچنین به عنوان نوسان ساز Sellier شناخته می شود.

نوسان ساز سه ترمینال دارای دو مدار اساسی است ، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است.

Capacitive feedback oscillator and inductive feedback oscillator

شکل 8. نوسان ساز بازخورد خازنی و نوسان ساز بازخورد استقرایی

2. 2 نوسان ساز بازخورد خازنی

بازخورد خازنی نوسان ساز سه ترمینال یک مؤلفه الکترونیکی است که به آن نوسان ساز Colpitts نیز گفته می شود ، که نوعی نوسان ساز خود را تحریک می کند. این برنامه از یک خازن سری ، یک مدار القایی و یک تقویت کننده بازخورد مثبت تشکیل شده است. این امر نامگذاری شده است زیرا سه نقطه پایانی دو خازن سری مدار نوسان به ترتیب به سه پین لوله نوسان متصل می شوند.

Capacitive Feedback Oscillator

شکل 9نوسان ساز بازخورد خازنی

همانطور که در شکل نشان داده شده است ، از C2 برای تغذیه بخشی از ولتاژ مخزن رزونانس به پایه استفاده کنید. سه نقطه پایانی مخزن رزونانس LC به ترتیب به سه الکترود ترانزیستور متصل شده است ، بنابراین به آن یک نوسان ساز سه ترمینال بازخورد خازنی یا نوسان ساز Colpitts گفته می شود.

از روش تجزیه و تحلیل بردار می توان برای اثبات اینکه مدار شرایط تعادل فاز را برآورده می کند ، استفاده شود. تا زمانی که نسبت C1 و C2 به طور مناسب انتخاب شود و تقویت کننده تقویت کافی داشته باشد ، مدار می تواند نوسان کند.

Circuit

شکل 10. نوسان ساز بازخورد خازنی

  • مزایای مدار Colpitts:

(1) شکل موج نوسان خوب ؛

(2) ثبات فرکانس مدار زیاد است. اگر خازن مدار به طور مناسب افزایش یابد ، می توان تأثیر عوامل ناپایدار در فرکانس نوسان را کاهش داد.

(3) فرکانس عملیاتی مدار سه ترمینال خازن می تواند بالاتر باشد. خازن های خروجی و ورودی لوله نوسان ساز می توانند به طور مستقیم به عنوان خازن نوسان حلقه مورد استفاده قرار گیرند و فرکانس عامل می تواند به دامنه فرکانس بسیار بالایی از ده ها مگاهرتز تا صدها мHz برسد.

مضرات مدار کلپیتس:

هنگام تنظیم C1 و C2 برای تغییر فرکانس نوسان ، ضریب بازخورد نیز تغییر خواهد کرد که این امر بر شرایط شروع و وضعیت کار تأثیر می گذارد. اما تا زمانی که یک خازن متغیر به هر دو انتهای L و C1 متصل شود و C2 خازن ثابت باشد ، ضریب بازخورد هنگام تنظیم فرکانس تحت تأثیر قرار نمی گیرد.

2. 3 نوسان ساز بازخورد استقرایی

(1) ترکیب مدار

به منظور غلبه بر کاستی هایی که سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور و سیم پیچ ثانویه در مدار نوسانات بازخورد ترانسفورماتور به طور محکم همراه نیستند ، N1 و N2 مدار نوسان بازخورد ترانسفورماتور را می توان در یک سیم پیچ ترکیب کرد. همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است ، به منظور تقویت اثر رزونانس ، خازن C در کل سیم پیچ متصل می شود. این مدار نوسان ساز بازخورد القایی یا اسیلاتور هارلی است.

Inductive feedback oscillator circuit

شکل 11مدار نوسان ساز بازخورد القایی

(2) اصل کار

circuit مدار شامل چهار بخش است: مدار تقویت کننده ، شبکه انتخاب فرکانس ، شبکه بازخورد و عنصر غیر خطی (ترانزیستور) و مدار تقویت کننده می تواند به طور عادی کار کند.

از روش قطبیت آنی استفاده کنید تا قضاوت کنید که آیا مدار وضعیت فاز نوسان موج سینوسی را برآورده می کند: بازخورد را جدا کنید ، ولتاژ ورودی را با فرکانس F0 اضافه کنید ، قطبیت خود را بیان کنید و قضاوت کنید که قطبیت ولتاژ بازخورد به دست آمده از N2 استهمانند ولتاژ ورودی ، بنابراین مدار وضعیت فاز نوسان موج سینوسی را برآورده می کند.

تا زمانی که پارامترهای مدار به درستی انتخاب شوند ، مدار می تواند وضعیت دامنه را برآورده کرده و نوسان موج سینوسی را تولید کند.

شکل زیر مسیر AC مدار نوسان بازخورد استقرایی را نشان می دهد. سه انتهای سیم پیچ اولیه به سه قطب ترانزیستور وصل می شوند ، بنابراین مدار نوسان بازخورد القایی یک مدار سه نقطه ای القایی نامیده می شود.

AC path of inductive feedback oscillator circuit

شکل 12مسیر AC از مدار نوسان ساز بازخورد القایی

(3) مزایا و مضرات

اتصال بین N2 و N1 در مدار نوسانات بازخورد القایی محکم است ، دامنه بزرگ است و نوسان آن آسان است. هنگامی که C از یک خازن متغیر استفاده می کند ، می توان دامنه تنظیم گسترده ای از فرکانس نوسان را بدست آورد و بالاترین فرکانس نوسان می تواند به ده ها MHz برسد. از آنجا که ولتاژ بازخورد از القاء گرفته می شود ، واکنش بیشتری به سیگنال های با فرکانس بالا دارد و سیگنال بازخورد حاوی اجزای هارمونیک مرتبه بالا است و شکل موج ولتاژ خروجی خوب نیست.

موارد زیر دو مدارهای نوسان سه ترمینال خازن بهبود یافته را معرفی می کند:

Oslator Clap:

شکل زیر (A) مدار اصلی اسیلاتور Krapper است و (ب) مدار معادل AC آن است. ویژگی آن این است که یک خازن C3 به شاخه القاء مخزن رزونانس نوسان سه نقطه ای خازنی فوق الذکر اضافه می شود. مقدار آن نسبتاً اندک است و به C3 نیاز دارد

Clapp oscillator

شکل 13نوسان ساز

صرف نظر از تأثیر ظرفیت بین قطب ها ، کل خازن Cun مدار رزونانس ، اتصال سری C1 ، C2 و C3 است. بنابراین ، فرکانس نوسان است.

شرط صحیح بودن فرمول فوق این است که C1 و C2 باید نسبتاً بزرگ انتخاب شوند. مشاهده می شود که تأثیر C1 و C2 در فرکانس نوسان به طور قابل توجهی کاهش می یابد ، بنابراین تأثیر خازن بین ترانزیستورهای متصل به موازات C1 و C2 نیز بسیار زیاد است. کوچکتر است و ثبات فرکانس نوسان بهبود یافته است.

نوسان ساز Sellier:

Sellier Oscillator

شکل 14نوسان ساز فروشنده

Formula

Oscillation frequency

بنابراین فرکانس نوسان:

L القاء سیم پیچ القایی مدار تقویت کننده رزونانس است. C کل خازن مدار رزونانس است. در مدار رزونانس LC ، القاء L (H)/خازن C (F) = 10 5~10 6 ، که می تواند به نتایج بهتری دست یابد.

مدار نوسان ساز III RC

3. 1 معرفی مختصر از نوسان ساز RC و مدار آن

sboldator RC چیست؟

(1) نوسان ساز موج سینوسی سیگنال ورودی ندارد و یک تقویت کننده بازخورد مثبت با یک شبکه انتخاب فرکانس است. اگر از مقاومت ها و خازن ها برای تشکیل یک شبکه انتخاب فرکانس استفاده می شود ، به آن یک اسیلاتور RC گفته می شود ، که به طور کلی برای تولید سیگنال های با فرکانس پایین 1Hz-1MHz استفاده می شود. اثر انتخاب فرکانس شبکه انتخاب فرکانس RC به اندازه مدار رزونانس LC مناسب نیست ، بنابراین شکل موج و پایداری نوسان ساز RC از نوسان ساز LC بدتر است.

(2) اسیلاتور RC را می توان با توجه به اینکه آیا نوع موج خروجی موج سینوسی است ، به نوسان ساز موج سینوسی و نوسان ساز موج غیر SINE تقسیم شود.

(3) انواع بسیاری از مدارهای نوسان RC وجود دارد: نوع پل ، نوع تغییر فاز ، نوع دوتایی ، که متداول ترین آن مدار نوسان نوع پل ، یعنی شبکه انتخاب فرکانس موازی سری RC است.

● ویژگی های نوسان ساز RC

(1) ویژگی های نوسان ساز فاز RC: انتخاب فرکانس ساده ، ضعیف ، دامنه ناپایدار ، تنظیم فرکانس ناخوشایند ، که به طور کلی در مواردی با فرکانس ثابت و الزامات پایداری کم استفاده می شود. دامنه فرکانس: چندین ده هرتز کیلورهرتز

(2) ویژگی های نوسان ساز شبکه سری RC-به راحتی و به طور مداوم فرکانس نوسان را تغییر می دهد ، اضافه کردن بازخورد منفی برای تثبیت دامنه راحت است و به راحتی می توان از یک شکل موج نوسان خوب برخوردار شد.

(3) ویژگی های نوسان ساز شبکه انتخابی فرکانس دوتایی: ویژگی های انتخاب فرکانس خوب ، مدولاسیون فرکانس دشوار ، مناسب برای تولید نوسان فرکانس تک.

مدار اسیلاتور RC

مدار نوسان متشکل از شبکه انتخاب فرکانس RC ، مدار نوسان کننده RC نام دارد که برای نوسانات با فرکانس پایین مناسب است و به طور کلی برای تولید سیگنال های با فرکانس پایین 1Hz استفاده می شود~1 مگاهرتزمدار از چهار قسمت تشکیل شده است: مدار تقویت کننده ، شبکه انتخاب فرکانس ، شبکه بازخورد مثبت و پیوند تثبیت دامنه. مزیت اصلی ساختار ساده ، اقتصادی و راحت است. با توجه به اشکال مختلف شبکه انتخاب فرکانس RC ، مدار اسیلاتور RC را می توان به یک مدار نوسان ساز تغییر سرعت RC (یا LAG) فاز و یک مدار نوسان ساز مدار WIEN تقسیم کرد.

برای مدارهای نوسان ساز RC ، افزایش مقاومت R می تواند فرکانس نوسان را کاهش دهد و افزایش مقاومت نیازی به افزایش هزینه ندارد. فرکانس موج سینوسی تولید شده توسط مدار نوسان ساز LC که معمولاً استفاده می شود نسبتاً زیاد است. اگر موج سینوسی با فرکانس پایین تر تولید شود ، مدار نوسان باید از القاء و ظرفیت بیشتری برخوردار باشد. این امر نه تنها باعث می شود که اجزای آن حجیم ، سنگین و ناخوشایند باشند ، بلکه ساخت آن نیز دشوار است. هزینه بالا.

بنابراین ، مدار نوسان سینوسی زیر 200kHz به طور کلی مدار نوسان RC را با فرکانس نوسان پایین تر اتخاذ می کند.

3. 2 نوسان ساز تغییر فاز RC

نوسان ساز تغییر فاز یک نوسان ساز است که از یک تغییر فاز پیشرفته یا یک مدار تغییر فاز تاخیر به عنوان یک شبکه انتخاب فرکانس و یک تقویت کننده معکوس تشکیل شده است. این مزایای مدار ساده ، اقتصاد و راحتی را دارد ، اما تأثیر انتخاب فرکانس ضعیف است ، دامنه به اندازه کافی پایدار نیست و تنظیم فرکانس ناخوشایند است. بنابراین ، معمولاً برای مواردی با فرکانس ثابت و الزامات پایداری کم استفاده می شود. فرکانس نوسان آن:

RC phase shift oscillator schematic diagram

شکل 15نمودار شماتیک نوسان ساز تغییر فاز RC

3. 3 نوسان ساز پل وین

شبکه و تقویت کننده فرکانس موازی سری RC می تواند برای تشکیل یک مدار نوسان ساز RC ترکیب شود و قسمت تقویت کننده می تواند یک تقویت کننده عملیاتی یکپارچه باشد.

همانطور که در شکل نشان داده شده است ، شبکه انتخاب فرکانس موازی سری RC بین خروجی تقویت کننده عملیاتی و ورودی غیر معکوس برای ایجاد بازخورد مثبت متصل است. RT و R1 بین خروجی تقویت کننده عملیاتی و ورودی معکوس برای ایجاد بازخورد منفی متصل می شوند. بشرمدار بازخورد مثبت و مدار بازخورد منفی یک مدار پل Wien را تشکیل می دهد و انتهای ورودی و خروجی تقویت کننده عملیاتی به ترتیب در مورب این پل متصل می شوند. بنابراین ، این نوع مدار نوسان به عنوان مدار نوسان پل وین نامیده می شود.

Wien Bridge Oscillator

شکل 16نوسان ساز پل وین

Equation of the closed-loop voltage amplification factor

سیگنال نوسان از ترمینال غیر معکوس ورودی است ، بنابراین یک تقویت کننده غیر معکوس تشکیل می شود. ولتاژ خروجی با ولتاژ ورودی در فاز است و ضریب تقویت ولتاژ حلقه بسته برابر است با:

When the RC series-parallel frequency selection network is ω=ω0=1/RC, Fu=1/3, εf=0, so as long as |Au|=1+(Rt/R1)>3, that is, Rt>2R1 ، نوسان مدار می تواند دامنه نوسانات خود را تحریک کند و شرایط راه اندازی فاز را برای تولید نوسان خود تحریک ، فرکانس نوسان F0 = 1/2πrc کند.

با استفاده از پتانسیلومتر قابل تنظیم دو برابر یا خازن قابل تنظیم مضاعف می تواند به راحتی فرکانس نوسان را تنظیم کند. در مدار نوسان ساز RC که معمولاً استفاده می شود ، از خازن پایداری بالا به طور کلی برای تغییر باند فرکانس (تنظیم فرکانس درشت) استفاده می شود ، و سپس از پتانسیلومتر متغیر دو متغیر برای تنظیم دقیق فرکانس استفاده می شود.

مدار اسیلاتور کریستال کوارتز IV

4. 1 نوسان ساز کریستال کوارتز چیست؟

اسیلاتور کریستال کوارتز به دستگاهی که بر اساس این اصل ساخته شده است اشاره دارد که کریستال به دلیل اثر پیزوالکتریک طنین انداز می شود وقتی که فرکانس سیگنال الکتریکی برابر با فرکانس طبیعی کریستال کوارتز است. این یک مؤلفه اصلی نوسان سازهای کریستالی و فیلترهای باند باریک است.

اگرچه ظاهر ، اندازه و فرکانس نوسان ساز کریستال کوارتز متفاوت است ، اما اصل ساختار اساساً یکسان است. به منظور بهبود عملکرد پایدار و قابل اعتماد کریستال کوارتز ، اجزای پوسته اسیلاتور کریستالی کوارتز مهر و موم شده و تخلیه می شوند. یا با نیتروژن پر کنید.

4. 2 کریستال کوارتز

Structure of the Quartz Crystal

شکل 17ساختار کریستال کوارتز

(2) خصوصیات اساسی

استفاده از میدان الکتریکی بین صفحات → تغییر شکل مکانیکی کریستال

نیروی مکانیکی بین صفحات اعمال می شود. کریستال یک میدان الکتریکی تولید می کند

اثر پیزوالکتریک: ولتاژ متناوب → لرزش مکانیکی → ولتاژ متناوب

هنگامی که فرکانس ولتاژ متناوب = فرکانس طبیعی ، دامنه بزرگترین رزونانس پیزوالکتریک است

فرکانس طبیعی لرزش مکانیکی به اندازه ویفر مربوط می شود و ثبات زیاد است.

مدار اسیلاتور کریستالی 4. 3 کوارتز

از فاکتور با کیفیت بالا کریستال کوارتز برای تشکیل مدار نوسان ساز LC استفاده می شود.

(1) نوسان ساز کریستال کوارتز از نوع موازی

Parallel type quartz crystal oscillator

شکل 18نوسان ساز کریستال کوارتز از نوع موازی

کریستال کوارتز بین FS و FP کار می کند ، که یک القاء کاملاً بزرگ است و یک نوسان ساز سه امتیازی با C1 و C2 را تشکیل می دهد. از آنجا که مقدار Q کریستال کوارتز بسیار زیاد است ، که می تواند به بیش از چند هزار نفر برسد ، مدار می تواند پایداری فرکانس نوسان بالا را بدست آورد.

Frequency characteristics of parallel quartz crystal oscillator

شکل 19ویژگی های فرکانس نوسان ساز کوارتز موازی

(2) نوسان ساز کریستال کوارتز نوع سری

Series type quartz crystal oscillator circuit

شکل 20مدار نوسان ساز کریستال نوع سری سری

کریستال کوارتز در FS کار می کند ، که مقاومت می کند و دارای کوچکترین امپدانس ، قوی ترین بازخورد مثبت و تغییر فاز صفر است که با وضعیت تعادل فاز نوسان مطابقت دارد.

برای فرکانس های غیر از FS ، امپدانس کریستال کوارتز افزایش می یابد و تغییر فاز صفر نیست ، پس شرایط نوسان برآورده نمی شود و مدار نوسان نمی کند.

Frequency characteristics of series quartz crystal oscillator

شکل 21ویژگی های فرکانس نوسان ساز کریستال کوارتز سری

v مدار تولید موج غیر سین

5. 1 مدار تولید موج غیر Sine چیست؟

از یک مدار ادغام و یک مدار مقایسه کننده هیسترزیس تشکیل شده است. نقش مدار یکپارچه ساز تولید یک فرآیند گذرا است. مقایسه هیسترزیس به عنوان سوئیچ عمل می کند ، یعنی حالت پایدار با بسته شدن مداوم سوئیچ از بین می رود و یک فرآیند گذرا ایجاد می شود.

مدارهای تولید موج غیر سینوسی که معمولاً مورد استفاده قرار می گیرند شامل مدارهای تولید موج مستطیل شکل ، مدارهای تولید موج مثلثی و مدارهای تولید موج اره و غیره هستند. آنها اغلب به عنوان منبع سیگنال در سیستم های پالس و دیجیتال استفاده می شوند.

5. 2 ژنراتور موج مستطیل شکل

از مدار مقایسه هیسترزیس و مدار زمان بندی RC تشکیل شده است. خروجی حالت پایدار ندارد و دو حالت گذرا وجود دارد. اگر خروجی سطح بالایی باشد ، به عنوان اولین حالت گذرا تعریف می شود و خروجی به عنوان حالت گذرا دوم سطح پایین است.

(1) مدار سوئیچینگ: خروجی تنها دو موقعیت از سطح بالا و سطح پایین دارد که به آن دو حالت گفته می شود. بنابراین ، از مقایسه ولتاژ استفاده می شود.

(2) شبکه بازخورد: خودکنترلی ، هنگامی که خروجی در حالت خاصی قرار دارد ، وضعیت تبدیل شدن به حالت دیگر را ایجاد می کند. بازخورد باید معرفی شود.

(3) پیوند تأخیر: باعث شوید که دو حالت یک دوره خاص را حفظ کرده و فرکانس نوسان را تعیین کنید. برای دستیابی به مدار RC از مدار استفاده کنید.

Rectangular wave generating circuit

شکل 22مدار تولید موج مستطیل شکل

5. 3 موج مثلث موج و ژنراتور سیگنال موج اره

ساختار مدار ژنراتور موج مثلث: مقایسه کننده هیسترزیس + یکپارچه ساز وارونه

Working principle of triangle wave signal generator

Circuit structure of triangle wave generator

شکل 23مدار ژنراتور موج مثلث

ژنراتور موج Sawtooth: ثابت زمان شارژ رو به جلو و معکوس را تغییر دهید و از این طریق چرخه وظیفه را تغییر دهید.

Circuit diagram of sawtooth generator

شکل 24نمودار مدار ژنراتور اره

UO1 =+Uz ، D قطع شده ، زمان شارژ ثابت: R4C.

uo1 = -uz ، d روشن است ، زمان شارژ ثابت: (r6∥R4) C≈R6C.

The waveform of the sawtooth generator

شکل 25شکل موج ژنراتور اره

مسابقه VI

مدارهای رزونانس LC در:

الف) RF و نوسان سازهای اولتراسونیک.

ب) نوسان سازهای AF و اولتراسونیک.

ج) نوسان سازنده LF.

د) نوسان سازهای کریستالی فرکانس متغیر.

1. استفاده از نوسان ساز چیست؟

نوسان سازها معمولاً از دقت و دقت بسیار بالایی برخوردار هستند

بنابراین با این نوع دقت ، از نوسان ساز می توان به عنوان ساعت میکروکنترلر استفاده کرد (ساعت اساسی ترین قسمت میکروکنترلر است ، بدون ساعت دقیق ، عملکرد نامنظم خواهد بود زیرا ما نمی توانیم همزمان انتظار خروجی را داشته باشیمما آن را برای آن طراحی کرده ایم).

تمام ساعتهای مبتنی بر کوارتز از یک نوسان ساز (کریستال کوارتز 32 کیلو هرتز) برای حفظ زمان استفاده می کنند. بنابراین اگر دستگاه های زمانبندی شما با یک نوسان ساز کار می کنند ، می توانید دقت را تصور کنید.

علاوه بر این می توان از نوسان سازها برای تولید شکل موج مورد نیاز در نیمکت های آزمایش استفاده کرد.

تقریباً در تمام برنامه هایی که زمان بندی و هماهنگ سازی بسیار ضروری است ، یک نوسان ساز جایگاه خود را پیدا می کند. به عنوان مثال ، در سیستم های ارتباطی (هر ارتباط الکترونیکی که در نظر دارید اجازه دهید تلفن باشد ، شبکه ، هر چیزی) یک نوسان ساز قلب است.

یک نوسان ساز می تواند در سیستم های قدرت برای تولید شکل موج دقیق قدرت استفاده شود.

2. عملکرد یک نوسان ساز محلی چیست؟

از نوسان ساز محلی در فرستنده ها و گیرنده ها استفاده می شود تا مبلغی را به یک حامل اساسی و مدولاسیون اضافه یا تفریق کند. بسیار مفید است ، زیرا ساده ترین ساخت یک حامل و تعدیل آن در فرکانس پایین مانند 445 کیلوگرم یا 10. 7MHz است ، و سپس به آن "LO" اضافه می کنید تا آن را به باند FM یا گروههای WiFi یا Radar Gigahertz برساند.

همین مورد در مورد دریافت ، ابتدا از "LO" برای تفریق به فرکانس میانی استفاده می کنید که در آن تقویت و فیلتر بسیار ساده تر است.

3. چگونه یک اسیلاتور کریستالی درست می کنید؟

ساده ترین استفاده از اینورتر منطقی است. یک کریستال را بین ورودی و خروجی قرار دهید. برخی از طرحواره ها برخی از کلاه ها را از پاهای کریستالی به زمین نشان می دهند و برخی از آنها مقاومت سری را نشان می دهند.

4- از کدام نوع مدار در نوسان ساز استفاده می شود؟

انواع نوسان ساز: نوسان سازها و اسیلاتورهای کریستالی. نوسانگرهای هارمونیک یا خطی یک خروجی سینوسی تولید می کنند که در آن سیگنال در یک سطح قابل پیش بینی با گذشت زمان افزایش می یابد و کاهش می یابد. دو نوع اصلی RC یا مدارهای مقاومت/خازن و همچنین مدارهای LC یا سلف-کاپتور هستند.

5- نوسان ساز و انواع نوسان ساز چیست؟

نوسان ساز نوعی مدار است که تخلیه تکراری یک سیگنال را کنترل می کند و دو نوع اصلی نوسان ساز وجود دارد. آرامش یا یک نوسان ساز هارمونیک. این سیگنال اغلب در دستگاه هایی که نیاز به حرکت مداوم و مداوم دارند استفاده می شود که می تواند برای برخی دیگر استفاده شود.

6. اصل اساسی نوسان ساز چیست؟

انواع مختلفی از نوسان سازهای الکترونیکی وجود دارد ، اما همه آنها مطابق با همان اصل اساسی کار می کنند: یک نوسان ساز همیشه از یک تقویت کننده حساس استفاده می کند که خروجی آن به ورودی در فاز تغذیه می شود. بنابراین ، سیگنال خود را بازسازی و پایدار می کند. این به عنوان بازخورد مثبت شناخته می شود.

7. کار نوسان ساز چیست؟

اسیلاتورها جریان مستقیم (DC) را از منبع تغذیه به سیگنال جریان متناوب (AC) تبدیل می کنند. آنها به طور گسترده در بسیاری از دستگاه های الکترونیکی از ساده ترین ژنراتورهای ساعت گرفته تا ابزارهای دیجیتال (مانند ماشین حساب) و رایانه های پیچیده و تجهیزات جانبی و غیره استفاده می شوند.

8. نوسانگر بدون ورودی چگونه کار می کند؟

یک مدار نوسان ساز از یک لوله خلاء یا یک ترانزیستور برای تولید خروجی AC استفاده می کند.. برای تولید مداوم خروجی بدون نیاز به هیچ ورودی از مرحله قبل، از مدار بازخورد استفاده می شود. از بلوک دیاگرام بالا، مدار نوسانگر نوساناتی ایجاد می کند که توسط تقویت کننده بیشتر تقویت می شود.

9. چه چیزی باعث نوسان می شود؟

اگر نیروی ثابتی مانند گرانش به سیستم اضافه شود، نقطه تعادل جابه جا می شود.. در سیستم فنر-جرم، نوسانات رخ می دهد زیرا، در جابجایی تعادل ایستا، جرم دارای انرژی جنبشی است که به انرژی پتانسیل ذخیره شده در فنر در منتهی الیه مسیر خود تبدیل می شود.

10. تفاوت اسیلاتور و اینورتر چیست؟

نوسانگر یک اصطلاح تعمیم یافته برای مدار فعالی است که شکل موج دوره ای تولید می کند. اینورتر یک اصطلاح تخصصی برای سیستمی است که دارای یک نوسان ساز است و مقادیر زیادی برق (مانند AC) از یک منبع (مانند باتری DC) تولید می کند. نوسان ساز ورودی ندارد و یک موج نوسانی به عنوان خروجی تولید می کند.

راز جذب ثروت...
ما را در سایت راز جذب ثروت دنبال می کنید

برچسب : نویسنده : نیما شاهرخ شاهی بازدید : 122 تاريخ : يکشنبه 6 فروردين 1402 ساعت: 0:09