نوسان ساز: تعریف ، انواع و برنامه ها |نوسان ساز LC: آنها چیست؟

نوسان ساز یک مدار الکترونیکی است که برای تولید موج سینوسی یا موج مداوم در یک محدوده فرکانس خاص استفاده می شود. شکل فوق نمودار بلوک مدار نوسان ساز با بازخورد مثبت. این بازخورد تقویت کننده و نوسان ساز را متمایز می کند. نوسان ساز سیگنال DC را به ولتاژ خروجی AC تبدیل می کند. شکل موج خروجی ممکن است طیف گسترده ای از اشکال و فرکانس های مختلف باشد و از نظر شکل پیچیده باشد ، یا بسته به کاربرد ، یک موج سینوسی ساده ساده باشد.

کاربردهای مختلفی از نوسان ساز مانند تولید موج سینوسی ، موج مربع ، موج دندان اره ، موج مثلثی و پالس وجود دارد. انواع مختلفی از نوسان ساز مانند LC Oscillator ، Hartley Oscillator ، Colpitts Oscillator و غیره وجود دارد. اسیلاتور LC بیشتر در فرکانس رادیویی استفاده می شود زیرا به راحتی قابل اجرا است و ویژگی های سر و صدای فاز خوب است.

نوسان ساز چیست؟

نوسان ساز یک مدار الکترونیک است که موج مداوم و بدون هیچ گونه ورودی تولید می کند. این اساساً جریان جریان یک طرفه منبع DC را به یک شکل موج AC تبدیل می کند که از فرکانس مورد نظر است ، همانطور که توسط اجزای مدار آن تصمیم گرفته شده است. هنگامی که یک تقویت کننده با بازخورد مثبت نوسان ساز نامیده می شود.

نوسان ساز یک مدار خود پایدار است ، موج مداوم در یک فرکانس سینوسی واحد ایجاد می کند. بنابراین برای یک مدار الکترونیک برای کار کردن یک نوسان ساز ، باید برخی از خصوصیات را دنبال کند.

• نوعی تقویت
• بازخورد مثبت (بازسازی)
• یک فرکانس تعیین شبکه بازخورد

ورودی نوسان ساز خلاصه ای از تقویت کننده بازخورد است. محصولات افزایش دهنده آمپلی فایر و تقویت کننده بازخورد باید وحدت یا گارتر از وحدت باشد. همچنین دارای تغییر فاز 360 درجه یا تغییر مرحله صفر است. دستگاه تقویت کننده باید تقویت کننده عملیاتی باشد یا ترانزیستور دو قطبی مورد نیاز است.

مدار بازخورد اساسی نوسان ساز

نمودار بلوک نوسان ساز اصلی در زیر نشان داده شده است. در این نمودار بلوک شامل یک تقویت کننده عملیاتی با بازخورد مثبت است. ورودی تقویت کننده عملیاتی جمع بندی ورودی بازخورد و ورودی VIN است که در تقویت کننده عملیاتی اعمال می شود.

جایی که: β یک بخش بازخورد است.

نوسان ساز بدون بازخورد

نوسان ساز با بازخورد

از نوسان ساز مدار الکترونیکی است که با کمک شبکه بازخورد ، شکل موج مداوم را تولید می کند. شبکه بازخورد برخی از بخش های خروجی تقویت کننده برای تغذیه به ورودی تقویت کننده به منظور حفظ نوسان مدار گرفته می شود.

شبکه بازخورد اساساً یک مدار میرایی است که دارای ولتاژ کمتر از یک (β 1 است و پس از پایداری نوسانات ، به وحدت (Aβ = 1) باز می گردد.

نوع اصلی نوسان ساز:-

• نوسان ساز - این به نوسان ساز هارمونیک نیز گفته می شود و به طور کلی بازخورد Tune LC از نوسان ساز نوع بازخورد تنظیم شده RC است. از آن برای تولید موج سینوسی خالص با دامنه و فرکانس ثابت استفاده می شود.
• نوسان سازهای غیر سینوئیدی-این نوع نوسان ساز برای تولید موج غیر سینوسی استفاده می شود. در این نوع نوسان ساز ، خروجی به سرعت از بالا به پایین یا پایین به بالا تغییر می یابد. این نوع نوسان ساز نیز به عنوان نوسان سازهای آرامش بخش شناخته می شود. نمونه نوسان سازهای آرامش بخش موج مربعی ، موج مثلثی و موج دندانه دار است.

معیار Barkhausen یا شرایط نوسان

مدار نوسان ساز باید دو معیار را برای موج تولید مداوم دنبال کند ، که به عنوان معیارهای Barkhausen گفته می شود. این دو شرط هستند

1. افزایش حلقه نزدیک باید وحدت باشد.
2. سیگنال خروجی بازخورد به ورودی آمپلی فایر باید با 360 درجه تغییر یابد (که همان درجه صفر است). آمپلی فایر معکوس برای تغییر مرحله به 180 درجه ورودی و بازخورد بیشتر تغییر فاز 180 درجه استفاده می شود. بنابراین تغییر فاز کل 360 درجه یا همان درجه صفر است.

در یک نوسان ساز LC ، یک مدار سلف تنظیم شده تنظیم شده تغییر فاز 180 درجه سیگنال ورودی را تغییر می دهد. بگذارید معیارهای Barkhausen را با توضیح کامل ببینیم.

ورودی سیگنال برای آمپلی فایر معکوس اعمال می شود ، تولید وارونه VO را تولید می کند که 180 درجه تغییر فاز سیگنال ورودی است. بخشی از خروجی VO با بازخورد به عنوان سیگنال ورودی گرفته می شود. خروجی بازخورد خارج از فاز 180 درجه VO است ، این خروجی بازخورد با سیگنال ورودی اصلی خلاصه می شود. این روند ادامه خواهد یافت.

بگذارید ولتاژ ورودی V را در نظر بگیریم_iدر ورودی یک تقویت کننده معکوس اعمال می شود ، سپس ولتاژ خروجی معکوس خواهد بود:-

ولتاژ خروجی مدار بازخورد با بازخورد افزایش β است

علامت منفی تغییر فاز 180 درجه V را مجازات کرد₀.

در نوسان ساز ، خروجی بازخورد باید تقویت کننده را هدایت کند. از این رو V_fباید به عنوان v عمل کند_iوادبرای دستیابی به V_f = V_i، A β در عبارت فوق باید 1 باشد ، یعنی V_f = V_iوقتی β = 1.

این شرط محصول افزایش تقویت کننده و افزایش بازخورد وحدت به عنوان معیار Barkhausen برای نوسان نامیده می شود.

اصل کار نوسان ساز اصلی

با تجزیه و تحلیل جناح مدار Tune LC که در زیر نشان داده شده است ، اصل کار نوسان ساز را می توان درک کرد. در مدار LC حاوی سلف و هر خازن بار است. در شکل تخلیه خازن از طریق سلف ، که منجر به تبدیل بار الکتریکی به میدان الکترومغناطیسی می شود. این میدان الکترومغناطیسی در سلف ذخیره می شود. هنگامی که خازن به طور کامل تخلیه شود ، هیچ جریان جریان از خازن به سلف نخواهد بود.

با این حال ، توسط آنها ، میدان الکترومغناطیسی ذخیره شده در سلف باعث ایجاد نیروی برق عقب (EMF) می شود که نتیجه جریان جریان جریان جریان را به خازن تبدیل می کند. این جریان جریان تا زمان فروپاشی میدان الکترومغناطیسی ادامه خواهد یافت که منجر به تبدیل عقب الکترومغناطیسی به بار الکتریکی می شود و باعث تکرار چرخه می شود. با این حال خازن با قطبیت مخالف شارژ می شود ، به همین دلیل موج نوسان کننده به عنوان ورودی دریافت می کند.

انرژی الکتریکی در مقاومت واقعی سلف از دست می رود ، در دی الکتریک خازن به دلیل این کار نوسان را از دست می دهد به طور پیوسته کاهش می یابد تا اینکه کاملاً از بین بروند و روند متوقف شود.

پس از شروع نوسان "روشن" روشن شد. سود نوسان ساز است

جایی که A افزایش ولتاژ تقویت کننده و افزایش شبکه بازخورد β است

Aβ>1: سیگنال خروجی ایجاد می شود.

Aβ = 1: سیگنال خروجی نوسانات ثابت و بدون فشار خواهد بود (نوسانات پایدار)

به عبارت دیگر محصول افزایش آمپلی فایر و بازخورد بیشتر از واحد است که خروجی تحریف می شود. اگر محصول سود کمتر از وحدت باشد ، خروجی نوسانات کاهش می یابد. اگر محصول سود برابر با وحدت باشد ، خروجی دامنه ثابت خواهد بود که نوسانات بدون فشار یا نوسانات پایدار نامیده می شوند.

نوع نوسان ساز

نوع زیادی از نوسان وجود دارد ، اما به طور گسترده ای به دو دسته اصلی طبقه بندی می شود

1. نوسان سازها یا نوسان سازهای خطی - در این نوع جریان جریان مؤلفه فعال به منفعل است. و بازخورد فرکانس تصمیم گرفته می شود. این نوع نوسان ساز موج سینوسی تولید می کند.
2. نوسان سازهای آرامش - در این نوع نوسان ساز تبادل انرژی بین جزء فعال و غیرفعال و فرکانس با ثابت زمانی شارژ و دشارژ ثابت زمانی درگیر در فرآیند تعیین می شود. این نوسانگرها اشکال موجی غیر سینوسی (دندان اره ای، مثلثی یا مربعی) تولید می کنند.

انواع اصلی اسیلاتورها عبارتند از:

نوسان را می توان بسته به پارامتری مانند شکل موج، بازخورد و غیره به انواع مختلفی طبقه بندی کرد. این نوع طبقه بندی در زیر آورده شده است:

1. بر اساس شکل شکل موج خروجی - نوسانگرهای موج سینوسی، نوسانگرهای موج مربعی یا مستطیلی، نوسانگرهای Sweep (که شکل موج خروجی دندان اره را تولید می کنند) و غیره.
2. بر اساس مکانیسم بازخورد - نوسانگرهای بازخورد مثبت و نوسانگرهای بازخورد منفی.
3. بر اساس فرکانس سیگنال خروجی - نوسانگرهای فرکانس پایین، نوسانگرهای صوتی (که فرکانس خروجی آنها محدوده صوتی است)، نوسانگرهای فرکانس رادیویی، نوسانگرهای فرکانس بالا، نوسانگرهای فرکانس بسیار بالا، نوسانگرهای فرکانس فوق العاده بالا و غیره.
4. بر اساس ماهیت فرکانس شکل موج خروجی - نوسانگرهای فرکانس ثابت و نوسانگرهای فرکانس متغیر یا قابل تنظیم.
5. بر اساس نوع کنترل فرکانس مورد استفاده - نوسانگرهای RC، نوسانگرهای LC، نوسانگرهای کریستالی (که از کریستال کوارتز برای ایجاد شکل موج خروجی تثبیت شده فرکانس استفاده می کنند) و غیره.

کاربردهای نوسان ساز

طراحی اسیلاتورها ساده و ارزان است. این ساده ترین راه برای فرکانس خاص یک سیگنال است. به عنوان مثال، نوسانگرهای LC برای تولید سیگنال فرکانس بالا، نوسانگرهای RC برای تولید سیگنال فرکانس پایین و نوسانگرهای مبتنی بر Op-Amp برای تولید فرکانس پایدار استفاده می شوند.