Sinusoidal Oscillators - แนวคิดพื้นฐาน
เครื่องขยายเสียงที่มีผลตอบรับเชิงบวกจะสร้างเอาต์พุตให้อยู่ในเฟสกับอินพุตและเพิ่มความแรงของสัญญาณ ข้อเสนอแนะในเชิงบวกเรียกอีกอย่างว่าdegenerative feedback หรือ direct feedback. การตอบรับแบบนี้ทำให้เครื่องขยายเสียงป้อนกลับเป็นออสซิลเลเตอร์
การใช้ผลตอบรับเชิงบวกส่งผลให้แอมพลิฟายเออร์ป้อนกลับมีอัตราขยายวงปิดมากกว่าอัตราขยายวงเปิด ส่งผลให้instabilityและทำงานเป็นวงจรออสซิลเลเตอร์ วงจรออสซิลเลเตอร์ให้สัญญาณเอาท์พุตที่ขยายออกไปอย่างต่อเนื่องตามความถี่ที่ต้องการ
วงจร Oscillatory
วงจรออสซิลเลเตอร์ทำให้เกิดการสั่นไฟฟ้าของความถี่ที่ต้องการ หรือที่เรียกว่าtank circuits.
วงจรถังอย่างง่ายประกอบด้วยตัวเหนี่ยวนำ L และตัวเก็บประจุ C ซึ่งทั้งสองอย่างร่วมกันกำหนดความถี่การสั่นของวงจร
เพื่อให้เข้าใจแนวคิดของวงจรออสซิลเลเตอร์ให้เราพิจารณาวงจรต่อไปนี้ ตัวเก็บประจุในวงจรนี้ถูกชาร์จแล้วโดยใช้แหล่งจ่ายไฟกระแสตรง ในสถานการณ์นี้แผ่นด้านบนของตัวเก็บประจุมีอิเล็กตรอนมากเกินไปในขณะที่แผ่นด้านล่างมีอิเล็กตรอนขาดดุล ตัวเก็บประจุเก็บพลังงานไฟฟ้าสถิตไว้บางส่วนและมีแรงดันไฟฟ้าคร่อมตัวเก็บประจุ
เมื่อสวิตช์ Sถูกปิดตัวเก็บประจุจะปล่อยและกระแสไหลผ่านตัวเหนี่ยวนำ เนื่องจากผลของอุปนัยกระแสจะสร้างขึ้นอย่างช้าๆไปสู่ค่าสูงสุด เมื่อตัวเก็บประจุระบายออกจนหมดสนามแม่เหล็กรอบขดลวดจะสูงสุด
ตอนนี้ให้เราไปยังขั้นตอนต่อไป เมื่อตัวเก็บประจุถูกระบายออกอย่างสมบูรณ์สนามแม่เหล็กจะเริ่มยุบตัวและสร้าง EMF ตัวนับตามกฎหมายของ Lenz ตอนนี้ตัวเก็บประจุถูกชาร์จด้วยประจุบวกที่แผ่นด้านบนและประจุลบที่แผ่นด้านล่าง
เมื่อตัวเก็บประจุถูกชาร์จเต็มแล้วตัวเก็บประจุจะเริ่มคายประจุเพื่อสร้างสนามแม่เหล็กรอบขดลวดดังแสดงในแผนภาพวงจรต่อไปนี้
ความต่อเนื่องของการชาร์จและการคายประจุทำให้เกิดการเคลื่อนที่แบบสลับของอิเล็กตรอนหรือ oscillatory current. การแลกเปลี่ยนพลังงานระหว่าง L และ C ทำให้เกิดอย่างต่อเนื่องoscillations.
ในวงจรอุดมคติที่ไม่มีการสูญเสียการสั่นจะดำเนินต่อไปอย่างไม่มีกำหนด ในวงจรถังปฏิบัติมีการสูญเสียเกิดขึ้นเช่นresistive และ radiation losses ในขดลวดและ dielectric lossesในตัวเก็บประจุ การสูญเสียเหล่านี้ส่งผลให้เกิดการสั่นที่ลดลง
ความถี่ของการสั่น
ความถี่ของการสั่นที่เกิดจากวงจรถังนั้นถูกกำหนดโดยส่วนประกอบของวงจรถัง the L และ the C. ความถี่ที่แท้จริงของการสั่นคือresonant frequency (หรือความถี่ธรรมชาติ) ของวงจรรถถังที่กำหนดโดย
$$ f_r = \ frac {1} {2 \ pi \ sqrt {LC}} $$
ความจุของตัวเก็บประจุ
ความถี่ของการสั่น f oเป็นสัดส่วนผกผันกับรากที่สองของความจุของตัวเก็บประจุ ดังนั้นหากค่าของตัวเก็บประจุที่ใช้มีขนาดใหญ่ระยะเวลาการชาร์จและการคายประจุจะมีขนาดใหญ่ ดังนั้นความถี่จะลดลง
ในทางคณิตศาสตร์ความถี่
$$ f_o \ propto 1 \ sqrt {C} $$
การเหนี่ยวนำตัวเองของขดลวด
ความถี่ของการสั่น f oเป็นสัดส่วนกับรากที่สองของการเหนี่ยวนำตัวเองของขดลวด หากค่าของการเหนี่ยวนำมีค่ามากการต่อต้านการเปลี่ยนแปลงของการไหลของกระแสจะมากกว่าและด้วยเหตุนี้เวลาที่ต้องใช้ในการทำให้แต่ละรอบจะนานขึ้นซึ่งหมายความว่าระยะเวลาจะนานขึ้นและความถี่จะลดลง
ในทางคณิตศาสตร์ความถี่
$$ f_o \ propto 1 \ sqrt {L} $$
การรวมทั้งสองสมการข้างต้น
$$ f_o \ propto \ frac {1} {\ sqrt {LC}} $$
$$ f_o = \ frac {1} {2 \ pi \ sqrt {LC}} $$
สมการข้างต้นแม้ว่าจะระบุความถี่เอาต์พุตตรงกับ natural frequency หรือ resonance frequency ของวงจรรถถัง