Na splošno je oscilator elektronska naprava, ki se uporablja za spreminjanje enosmerne energije v izmenično energijo z visoko frekvenco, kjer se frekvenca giblje od Hz do nekaj MHz. Oscilator ne potrebuje zunanjega vira signala, kot ojačevalnik. Na splošno oscilatorji Na voljo sta v dveh vrstah: sinusni in nesinusni. Nihanja, ki jih ustvarjajo sinusoidni oscilatorji, so sinusni valovi, oblikovani s stabilno frekvenco in amplitudo, medtem ko so nihanja, ki jih ustvarjajo nesinusoidni, kompleksne valovne oblike, kot so trikotni, pravokotni in žagasti valovi. Ta članek torej obravnava pregled tranzistorja kot oscilatorja oz tranzistorski oscilator – delo z aplikacijami.
Definirajte tranzistorski oscilator
Ko tranzistor deluje kot oscilator s pravilno pozitivno povratno zvezo, je znan kot tranzistorski oscilator. Ta oscilator neprekinjeno ustvarja nedušena nihanja za katero koli želeno frekvenco, če sta rezervoar in povratna vezja pravilno povezana z njim.
Shema vezja tranzistorskega oscilatorja
Shema vezja tranzistorskega oscilatorja je prikazana spodaj. Z uporabo tega vezja lahko preprosto razložimo, kako uporabiti tranzistor kot oscilator. To vezje je razdeljeno na tri dele, kot je prikazano spodaj.
Tank Circuit
Tokokrog rezervoarja ustvarja nihanja, ki se spreminjajo s tranzistorjem in ustvarjajo ojačen izhod znotraj kolektorske strani.
Ojačevalno vezje
To vezje se uporablja za ojačanje drobnih sinusnih nihanj, ki so na voljo v vezju baza-emiter, in izhod je proizveden v ojačani obliki.
Povratno vezje
Povratno vezje je zelo pomemben del v tem vezju, ker za ojačevalnik potrebuje nekaj energije za ojačanje v vezju rezervoarja. Tako se energija kolektorskega tokokroga vrne v osnovni tokokrog z uporabo pojava medsebojne indukcije. Z uporabo tega vezja se energija vrača iz izhoda na vhod.
Delovanje tranzistorja kot oscilatorja
V zgornjem tranzistorskem oscilatorskem vezju se tranzistor uporablja kot vezje CE (skupni oddajnik), kjer je oddajnik skupen tako osnovnim kot kolektorskim priključkom. Med vhodnimi priključki oddajnika in baze je priključen tokokrog rezervoarja. V tokokrogu rezervoarja sta induktor in kondenzator vzporedno povezana, da ustvarita nihanje znotraj tokokroga.
Zaradi nihanj napetosti in naboja v tokokrogu rezervoarja tok toka na baznem terminalu niha, tako da se prednapetost baznega toka periodično spreminja, nato pa se periodično spreminja tudi kolektorski tok.
Nihanja LC so sinusne narave, zato se tako osnovni kot kolektorski tok sinusno spreminjata. Kot je prikazano na diagramu, če se tok na priključku kolektorja sinusno spremeni, potem lahko doseženo izhodno napetost preprosto zapišemo kot Ic RL. Ta izhod se šteje za sinusni izhod.
Ko narišemo graf med časom in izhodno napetostjo, bo krivulja sinusna. Za neprekinjeno nihanje v krogu rezervoarja potrebujemo nekaj energije. Toda v tem vezju ni na voljo noben vir enosmernega toka ali baterija.
Tako smo povezali L1 in L2 induktorji znotraj kolektorskih in baznih tokokrogov z uporabo palice iz mehkega železa. Tako bo ta palica povezala induktor L2 z induktorjem L1 zaradi svoje medsebojne indukcije. Del energije v kolektorskem vezju bo povezan z osnovno stranjo vezja. Tako se nihanje znotraj tokokroga rezervoarja nenehno vzdržuje in ojačuje.
Pogoji nihanja
Tranzistorsko oscilatorsko vezje mora slediti naslednjemu
- Fazni zamik zanke mora biti 0 in 360 stopinj.
- Dobiček zanke mora biti >1.
- Če je prednostni izhod sinusoidni signal, bo ojačenje zanke > 1 hitro povzročilo nasičenje o/p na obeh vrhovih valovne oblike in povzročilo nesprejemljivo popačenje.
- Če je ojačanje ojačevalnika >100, bo to povzročilo, da bo oscilator omejil oba vrha valovne oblike. Za izpolnjevanje zgornjih pogojev mora oscilatorsko vezje vključevati neko vrsto ojačevalnika, pa tudi del njegovega izhoda, ki naj se vrne nazaj na vhod. Za premagovanje izgub v vhodnem vezju uporabljamo povratno vezje. Če je ojačanje ojačevalnika <1, oscilatorsko vezje ne bo nihalo, če pa je > 1, bo vezje nihalo in ustvarjalo popačene signale.
Vrste tranzistorskih oscilatorjev
Na voljo so različne vrste oscilatorjev, vendar ima vsak oscilator enako funkcijo. Tako ustvarjajo neprekinjen neblažen izhod. Spreminjajo pa dovajanje energije v nihajno ali rezervoarsko vezje, da ustrezajo frekvenčnim območjem in izgubam, pri katerih se uporabljajo.
Tranzistorski oscilatorji, ki uporabljajo LC vezja kot oscilacijska ali rezervoarska vezja, so izjemno priljubljeni za ustvarjanje visokofrekvenčnih izhodov. Spodaj so obravnavane različne vrste tranzistorskih oscilatorjev.
Hartleyjev oscilator
Hartleyjev oscilator je ena vrsta elektronskega oscilatorja, ki se uporablja za določanje frekvence nihanja prek uglašenega vezja. Glavna značilnost tega oscilatorja je, da uglašeno vezje vključuje en sam kondenzator, vzporedno povezan prek dveh induktorjev v seriji, in povratni signal, potreben za nihanje, se pridobi iz sredinske povezave obeh induktorjev. Hartleyjev oscilator je primeren za nihanja v RF območju do 30MHz. Če želite izvedeti več o tem oscilatorju, kliknite tukaj – Hartleyjev oscilator.
Kristalni oscilator
Tranzistorski kristalni oscilator je uporaben na različnih področjih elektronike in radia. Te vrste oscilatorjev igrajo ključno vlogo pri zagotavljanju poceni signala CLK za uporabo v logičnem ali digitalnem vezju. V drugih primerih se ta oscilator lahko uporablja za zagotavljanje stalnega in natančnega vira RF signala. Zato te oscilatorje pogosto uporabljajo radioamaterji ali radioamaterji v krogih radijskih oddajnikov, kjer koli so lahko najbolj učinkoviti. Če želite izvedeti več o tem oscilatorju, kliknite tukaj – kristalni oscilator.
Colpittov oscilator
Colpittsov oscilator je precej nasproten Hartleyjevemu oscilatorju, le da so induktorji in kondenzatorji zamenjani drug z drugim v vezju rezervoarja. Glavna prednost te vrste oscilatorja je, da se z manjšo medsebojno in samoinduktivnostjo v tokokrogu rezervoarja izboljša frekvenčna stabilnost oscilatorja. Ta oscilator generira zelo visoke frekvence na podlagi sinusnih signalov. Ti oscilatorji imajo visokofrekvenčno stabilnost in lahko prenesejo nizke in visoke temperature. Če želite izvedeti več o tem oscilatorju, kliknite tukaj – Colpittov oscilator
Oscilator Dunajskega mostu
Oscilator Wien bridge je zvočni frekvenčni oscilator, ki se pogosto uporablja zaradi svojih pomembnih lastnosti. Ta vrsta oscilatorja je brez nihanj in temperature okolice vezja. Glavna prednost te vrste oscilatorja je, da se frekvenca spremeni z 10 Hz na 1 MHz. Torej to oscilatorsko vezje zagotavlja dobro stabilnost frekvence. Če želite izvedeti več o tem oscilatorju, kliknite tukaj – Oscilator Dunajskega mostu.
Oscilator faznega premika
RC oscilator s faznim zamikom je ena vrsta oscilatorjev, kjer se uporablja preprosto RC omrežje za zagotovitev potrebnega faznega zamika proti povratnemu signalu. Podobno kot oscilator Hartley & Colpitts, ta oscilator uporablja LC mrežo za zagotavljanje zahtevane pozitivne povratne informacije. Ta oscilator ima izjemno stabilnost frekvence in ustvarja čiste sinusne valove v širokem razponu obremenitev. Če želite izvedeti več o tem oscilatorju, kliknite tukaj – RC oscilator faznega premika
Frekvenčna območja različnih tranzistorskih oscilatorjev so:
- dunajski most (1Hz do 1MHz),
- oscilator faznega premika (1Hz do 10MHz),
- Hartleyjev oscilator (10kHz do 100MHz),
- Colpitts (10kHz do 100MHz) &
- oscilator negativnega upora >100MHz
Tranzistorski oscilator z resonančnim krogom
Tranzistorski oscilator, ki uporablja resonančno vezje, vključno z induktorjem in kondenzatorjem v seriji, bo ustvaril frekvenčna nihanja. Če se induktor podvoji in se kondenzator spremeni v 4C, je frekvenca podana z
Zgornji frekvenčni izraz se uporablja za frekvenco LC nihanj znotraj serijskega LC vezja. Po tem, ko najdemo dve frekvenci, kot sta razmerje f1 & f2, in nadomestimo spremembe znotraj vrednosti induktivnosti in kapacitivnosti, lahko frekvenco 'f2' najdemo v smislu 'f1'.
Razmerje med dvema frekvencama (f1&f2).
Tukaj je 'L' podvojen in 'C' se spremeni v 4C
Nadomestite te vrednosti v zgornjo enačbo, potem lahko dobimo
Če najdemo frekvenco 'f2' glede na frekvenco 'f1', potem lahko dobimo naslednjo enačbo 
Aplikacije
The uporabe tranzistorja kot oscilatorja vključujejo naslednje.
- Tranzistorski oscilator se uporablja za generiranje konstantnih nedušenih nihanj za katero koli želeno frekvenco, če so oscilatorna in povratna vezja pravilno povezana z njim.
- Oscilator Wienovega mostu se pogosto uporablja pri testiranju zvoka, testiranju popačenja močnostnih ojačevalnikov, uporablja pa se tudi za vzbujanje AC mostu.
- Hartleyjev oscilator se uporablja v radijskih sprejemnikih.
- Colpittov oscilator se uporablja za ustvarjanje sinusnih izhodnih signalov z izjemno visokimi frekvencami.
- Obširno se uporabljajo v instrumentaciji, računalnikih, modemih, digitalnih sistemih, pomorstvu, v sistemih s fazno zaklenjeno zanko, senzorjih, diskovnih pogonih in telekomunikacijah.
Torej gre za vse pregled tranzistorja oscilator – vrste in njihova uporaba. Tukaj je vprašanje za vas, kakšna je funkcija oscilatorja?
