Синусоидальные осцилляторы - основные понятия
Усилитель с положительной обратной связью производит синхронизацию своего выхода по фазе со входом и увеличивает силу сигнала. Положительная обратная связь также называетсяdegenerative feedback или же direct feedback. Этот вид обратной связи превращает усилитель обратной связи в генератор.
Использование положительной обратной связи приводит к тому, что усилитель обратной связи имеет коэффициент усиления с обратной связью, превышающий коэффициент усиления без обратной связи. Это приводит кinstabilityи работает как колебательный контур. Колебательный контур обеспечивает постоянно изменяющийся усиленный выходной сигнал любой желаемой частоты.
Колебательный контур
Колебательный контур производит электрические колебания заданной частоты. Они также известны какtank circuits.
Простая баковая цепь состоит из индуктора L и конденсатора C, которые вместе определяют колебательную частоту контура.
Чтобы понять концепцию колебательного контура, рассмотрим следующую схему. Конденсатор в этой схеме уже заряжен от источника постоянного тока. В этой ситуации верхняя пластина конденсатора имеет избыток электронов, тогда как нижняя пластина имеет недостаток электронов. Конденсатор удерживает некоторую электростатическую энергию, и на конденсаторе есть напряжение.
Когда переключатель Sзакрыт, конденсатор разряжается, и ток течет через катушку индуктивности. Из-за индуктивного эффекта ток медленно нарастает до максимального значения. Когда конденсатор полностью разряжен, магнитное поле вокруг катушки становится максимальным.
А теперь перейдем к следующему этапу. Как только конденсатор полностью разряжен, магнитное поле начинает разрушаться и создает противо-ЭДС согласно закону Ленца. Конденсатор теперь заряжен положительным зарядом на верхней пластине и отрицательным зарядом на нижней пластине.
Когда конденсатор полностью заряжен, он начинает разряжаться, создавая магнитное поле вокруг катушки, как показано на следующей принципиальной схеме.
Это продолжение зарядки и разрядки приводит к попеременному движению электронов или oscillatory current. Обмен энергией между L и C производит непрерывноеoscillations.
В идеальной схеме, где нет потерь, колебания будут продолжаться бесконечно. В практическом контуре резервуара возникают такие потери, какresistive и radiation losses в катушке и dielectric lossesв конденсаторе. Эти потери приводят к затухающим колебаниям.
Частота колебаний
Частота колебаний, создаваемых контуром резервуара, определяется компонентами контура резервуара, the L и the C. Фактическая частота колебаний - этоresonant frequency (или собственная частота) контура резервуара, который задается
$$ f_r = \ frac {1} {2 \ pi \ sqrt {LC}} $$
Емкость конденсатора
Частота колебаний f o обратно пропорциональна квадратному корню из емкости конденсатора. Таким образом, если емкость используемого конденсатора велика, периоды времени заряда и разряда будут большими. Следовательно, частота будет ниже.
Математически частота,
$$ f_o \ propto 1 \ sqrt {C} $$
Самоиндуктивность катушки
Частота колебаний f o пропорциональна квадратному корню из самоиндукции катушки. Если значение индуктивности велико, сопротивление изменению потока тока больше, и, следовательно, время, необходимое для завершения каждого цикла, будет больше, что означает, что период времени будет больше, а частота будет ниже.
Математически частота,
$$ f_o \ propto 1 \ sqrt {L} $$
Комбинируя оба приведенных выше уравнения,
$$ f_o \ propto \ frac {1} {\ sqrt {LC}} $$
$$ f_o = \ frac {1} {2 \ pi \ sqrt {LC}} $$
Приведенное выше уравнение, хотя и указывает на выходную частоту, соответствует natural frequency или же resonance frequency резервуарного контура.