วงจรออสซิลเลเตอร์

วงจรออสซิลเลเตอร์คือชุดของชิ้นส่วนทั้งหมดของวงจรที่ช่วยในการสร้างการสั่น การสั่นเหล่านี้ควรคงอยู่และควรไม่ได้รับการกระแทกเหมือนที่เพิ่งกล่าวไปก่อนหน้านี้ ให้เราลองวิเคราะห์วงจรออสซิลเลเตอร์ที่ใช้งานได้จริงเพื่อให้มีความเข้าใจมากขึ้นเกี่ยวกับการทำงานของวงจรออสซิลเลเตอร์

วงจรออสซิลเลเตอร์เชิงปฏิบัติ

วงจรออสซิลเลเตอร์ที่ใช้งานได้จริงประกอบด้วยวงจรถังแอมพลิฟายเออร์ทรานซิสเตอร์และวงจรป้อนกลับ แผนภาพวงจรต่อไปนี้แสดงการจัดเรียงออสซิลเลเตอร์ที่ใช้งานได้จริง

ตอนนี้ให้เราพูดถึงส่วนต่างๆของวงจรออสซิลเลเตอร์ที่ใช้งานได้จริง

  • Tank Circuit - วงจรถังประกอบด้วยตัวเหนี่ยวนำ L เชื่อมต่อแบบขนานกับตัวเก็บประจุ C. ค่าของส่วนประกอบทั้งสองนี้กำหนดความถี่ของวงจรออสซิลเลเตอร์และด้วยเหตุนี้จึงเรียกว่าเป็นFrequency determining circuit.

  • Transistor Amplifier- เอาท์พุทของวงจรถังเชื่อมต่อกับวงจรเครื่องขยายเสียงเพื่อให้ขยายการสั่นที่เกิดจากวงจรถังที่นี่ ดังนั้นเอาต์พุตของการสั่นเหล่านี้จึงเพิ่มขึ้นโดยเครื่องขยายเสียง

  • Feedback Circuit- หน้าที่ของวงจรป้อนกลับคือการถ่ายโอนพลังงานเอาต์พุตส่วนหนึ่งไปยังวงจร LC ในเฟสที่เหมาะสม ผลตอบรับนี้เป็นบวกในออสซิลเลเตอร์ในขณะที่ค่าลบในแอมพลิฟายเออร์

เสถียรภาพความถี่ของออสซิลเลเตอร์

เสถียรภาพความถี่ของออสซิลเลเตอร์เป็นการวัดความสามารถในการรักษาความถี่คงที่ในช่วงเวลาที่ยาวนาน เมื่อดำเนินการเป็นระยะเวลานานความถี่ของออสซิลเลเตอร์อาจมีการเบี่ยงเบนจากค่าที่ตั้งไว้ก่อนหน้านี้โดยเพิ่มขึ้นหรือลดลง

การเปลี่ยนแปลงความถี่ของออสซิลเลเตอร์อาจเกิดขึ้นเนื่องจากปัจจัยต่อไปนี้ -

  • จุดปฏิบัติการของอุปกรณ์ที่ใช้งานเช่น BJT หรือ FET ที่ใช้ควรอยู่ในบริเวณเชิงเส้นของเครื่องขยายเสียง ความเบี่ยงเบนของมันจะส่งผลต่อความถี่ของออสซิลเลเตอร์

  • การพึ่งพาอุณหภูมิของประสิทธิภาพของส่วนประกอบวงจรมีผลต่อความถี่ของออสซิลเลเตอร์

  • การเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่ใช้กับอุปกรณ์ที่ใช้งานให้เปลี่ยนความถี่ของออสซิลเลเตอร์ สิ่งนี้สามารถหลีกเลี่ยงได้หากใช้แหล่งจ่ายไฟที่มีการควบคุม

  • การเปลี่ยนแปลงโหลดเอาต์พุตอาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในปัจจัย Q ของวงจรรถถังซึ่งทำให้ความถี่เอาต์พุตของออสซิลเลเตอร์เปลี่ยนไป

  • การมีอยู่ของความจุระหว่างองค์ประกอบและความจุแบบหลงทางมีผลต่อความถี่เอาต์พุตของออสซิลเลเตอร์และทำให้เสถียรภาพของความถี่

เกณฑ์ Barkhausen

ด้วยความรู้ที่เรามีจนถึงตอนนี้เราจึงเข้าใจว่าวงจรออสซิลเลเตอร์ที่ใช้งานได้จริงประกอบด้วยวงจรถังวงจรขยายทรานซิสเตอร์และวงจรป้อนกลับ ดังนั้นตอนนี้ให้เราพยายามทำความเข้าใจกับแนวคิดของวงจรขยายเสียงตอบรับเพื่อให้ได้มาซึ่งประโยชน์ที่ได้รับจากตัวขยายสัญญาณตอบรับ

หลักการของเครื่องขยายเสียงตอบรับ

โดยทั่วไปแล้วเครื่องขยายเสียงตอบรับประกอบด้วยสองส่วน พวกเขาคือamplifier และ feedback circuit. วงจรป้อนกลับมักประกอบด้วยตัวต้านทาน แนวคิดของเครื่องขยายเสียงตอบรับสามารถเข้าใจได้จากรูปต่อไปนี้ด้านล่าง

จากตัวเลขข้างต้นกำไรของเครื่องขยายเสียงที่จะแสดงเป็นเอกำไรของเครื่องขยายเสียงเป็นอัตราส่วนของแรงดันเอาท์พุท Vo กับแรงดันไฟฟ้าอินพุตวีฉัน เครือข่ายป้อนกลับดึงแรงดันไฟฟ้า V f = β V oจากเอาต์พุต V oของเครื่องขยายเสียง

แรงดันนี้จะถูกเพิ่มสำหรับข้อเสนอแนะในเชิงบวกและลบออกสำหรับความคิดเห็นเชิงลบจากสัญญาณแรงดันไฟฟ้า V s

ดังนั้นสำหรับข้อเสนอแนะในเชิงบวก

V i = V s + V f = V s + β V o

ปริมาณβ = V f / V oเรียกว่าอัตราส่วนป้อนกลับหรือเศษส่วนป้อนกลับ

เอาต์พุต V oต้องเท่ากับแรงดันไฟฟ้าอินพุต (V s + βV o ) คูณด้วยเกน A ของแอมพลิฟายเออร์

ดังนั้น

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

หรือ

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

หรือ

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

ดังนั้น

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

ให้ A fเป็นกำไรโดยรวม (ได้รับจากข้อเสนอแนะ) ของเครื่องขยายเสียง สิ่งนี้ถูกกำหนดให้เป็นอัตราส่วนของแรงดันเอาต์พุต V oต่อแรงดันสัญญาณที่ใช้ V sกล่าวคือ

$$ A_f = \ frac {Output \: Voltage} {Input \: Signal \: Voltage} = \ frac {V_o} {V_s} $$

จากสองสมการข้างต้นเราสามารถเข้าใจได้ว่าสมการของการได้รับของแอมพลิฟายเออร์ป้อนกลับที่มีการตอบรับเชิงบวกนั้นได้มาจาก

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

ที่ไหน คือ feedback factor หรือ loop gain.

ถ้าAβ = 1, A f = ∞ ดังนั้นอัตราขยายจึงกลายเป็นอินฟินิตี้กล่าวคือมีเอาต์พุตโดยไม่มีอินพุตใด ๆ กล่าวอีกนัยหนึ่งแอมพลิฟายเออร์ทำงานเป็นออสซิลเลเตอร์

เงื่อนไขAβ = 1 เรียกว่าเป็น Barkhausen Criterion of oscillations. นี่เป็นปัจจัยที่สำคัญมากที่ต้องคำนึงถึงเสมอในแนวคิดของออสซิลเลเตอร์