Obwód oscylatora

Obwód oscylatora to kompletny zestaw wszystkich części obwodu, który pomaga wytwarzać oscylacje. Te oscylacje powinny się utrzymać i powinny być niewytłumione, jak omówiono wcześniej. Spróbujmy przeanalizować praktyczny obwód oscylatora, aby lepiej zrozumieć, jak działa obwód oscylatora.

Praktyczny obwód oscylatora

Praktyczny obwód oscylatora składa się z obwodu zbiornika, wzmacniacza tranzystorowego i obwodu sprzężenia zwrotnego. Poniższy schemat obwodu przedstawia rozmieszczenie praktycznego oscylatora.

Omówmy teraz części tego praktycznego obwodu oscylatora.

  • Tank Circuit - Obwód zbiornika składa się z indukcyjności L połączonej równolegle z kondensatorem C. Wartości tych dwóch składowych określają częstotliwość obwodu oscylatora i dlatego nazywa się to jakoFrequency determining circuit.

  • Transistor Amplifier- Wyjście obwodu zbiornika jest połączone z obwodem wzmacniacza, dzięki czemu oscylacje wytwarzane przez obwód zbiornika są tutaj wzmacniane. Stąd moc wyjściowa tych oscylacji jest zwiększana przez wzmacniacz.

  • Feedback Circuit- Zadaniem obwodu sprzężenia zwrotnego jest przekazanie części energii wyjściowej do obwodu LC w odpowiedniej fazie. To sprzężenie zwrotne jest dodatnie w oscylatorach, a ujemne we wzmacniaczach.

Stabilność częstotliwości oscylatora

Stabilność częstotliwości oscylatora jest miarą jego zdolności do utrzymania stałej częstotliwości w długim przedziale czasu. Podczas pracy przez dłuższy okres czasu, częstotliwość oscylatora może odchylać się od poprzednio ustawionej wartości, zwiększając lub zmniejszając.

Zmiana częstotliwości oscylatora może wynikać z następujących czynników -

  • Punkt pracy używanego urządzenia aktywnego, takiego jak BJT lub FET, powinien leżeć w obszarze liniowym wzmacniacza. Jego odchylenie wpłynie na częstotliwość oscylatora.

  • Zależność temperaturowa wydajności elementów obwodu wpływa na częstotliwość oscylatora.

  • Zmiany napięcia zasilania prądem stałym przyłożone do aktywnego urządzenia powodują przesunięcie częstotliwości oscylatora. Można tego uniknąć, jeśli używany jest zasilacz regulowany.

  • Zmiana obciążenia wyjściowego może spowodować zmianę współczynnika Q obwodu zbiornika, powodując w ten sposób zmianę częstotliwości wyjściowej oscylatora.

  • Obecność pojemności międzyelementowych i pojemności rozproszonych wpływa na częstotliwość wyjściową oscylatora, a tym samym na stabilność częstotliwości.

Kryterium Barkhausena

Posiadając dotychczasową wiedzę, zrozumieliśmy, że praktyczny obwód oscylatora składa się z obwodu zbiornika, obwodu wzmacniacza tranzystorowego i obwodu sprzężenia zwrotnego. Więc spróbujmy teraz odświeżyć koncepcję wzmacniaczy ze sprzężeniem zwrotnym, aby uzyskać wzmocnienie wzmacniaczy ze sprzężeniem zwrotnym.

Zasada działania wzmacniacza sprzężenia zwrotnego

Wzmacniacz sprzężenia zwrotnego zazwyczaj składa się z dwóch części. Oni sąamplifier i feedback circuit. Obwód sprzężenia zwrotnego zwykle składa się z rezystorów. Koncepcję wzmacniacza ze sprzężeniem zwrotnym można zrozumieć na poniższym rysunku.

Na powyższym rysunku wzmocnienie wzmacniacza jest przedstawione jako A. Wzmocnienie wzmacniacza to stosunek napięcia wyjściowego Vo do napięcia wejściowego V i . Sieć sprzężenia zwrotnego pobiera napięcie V f = β V o z wyjścia V o wzmacniacza.

Napięcie to dodaje się do dodatniego sprzężenia zwrotnego i odejmuje ujemnego sprzężenia zwrotnego, na podstawie napięcia sygnału V s .

Aby uzyskać pozytywne opinie,

V i = V s + V f = V s + β V o

Wielkość β = V f / V o nazywana jest stosunkiem sprzężenia zwrotnego lub ułamkiem sprzężenia zwrotnego.

Wyjście V o musi być równe napięciu wejściowemu (V s + βV o ) pomnożonemu przez wzmocnienie A wzmacniacza.

W związku z tym,

$$ (V_s + \ beta V_o) A = V_o $$

Lub

$$ AV_s + A \ beta V_o = V_o $$

Lub

$$ AV_s = V_o (1 - A \ beta) $$

W związku z tym

$$ \ frac {V_o} {V_s} = \ frac {A} {1 - A \ beta} $$

Niech A f będzie ogólnym wzmocnieniem (wzmocnieniem ze sprzężeniem zwrotnym) wzmacniacza. Jest to definiowane jako stosunek napięcia wyjściowego V o do przyłożonego napięcia sygnałowego V s , tj.

$$ A_f = \ frac {Wyjście \: Napięcie} {Wejście \: Sygnał \: Napięcie} = \ frac {V_o} {V_s} $$

Z powyższych dwóch równań możemy zrozumieć, że równanie wzmocnienia wzmacniacza sprzężenia zwrotnego z dodatnim sprzężeniem zwrotnym jest podane przez

$$ A_f = \ frac {A} {1 - A \ beta} $$

Gdzie jest feedback factor albo loop gain.

Jeśli Aβ = 1, A f = ∞. W ten sposób wzmocnienie staje się nieskończone, tj. Wyjście jest bez żadnego sygnału wejściowego. Innymi słowy, wzmacniacz działa jako oscylator.

Warunek Aβ = 1 jest nazywany jako Barkhausen Criterion of oscillations. Jest to bardzo ważny czynnik, o którym należy zawsze pamiętać w koncepcji oscylatorów.