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 Aβ 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.