Vo všeobecnosti je oscilátor elektronické zariadenie používané na zmenu jednosmernej energie na striedavú energiu s vysokou frekvenciou, kde sa frekvencia pohybuje od Hz do niekoľkých MHz. Oscilátor nepotrebuje žiadny vonkajší zdroj signálu, ako napríklad zosilňovač. vo všeobecnosti oscilátory sú dostupné v dvoch typoch sínusové a nesínusové. Oscilácie generované sínusovými oscilátormi sú sínusové vlny tvorené so stabilnou frekvenciou a amplitúdou, zatiaľ čo oscilácie generované nesínusovými oscilátormi sú zložité tvary vĺn, ako sú trojuholníkové, štvorcové a pílovité. Takže tento článok pojednáva o prehľade tranzistora ako oscilátora resp tranzistorový oscilátor - práca s aplikáciami.
Definujte tranzistorový oscilátor
Keď tranzistor pôsobí ako oscilátor so správnou kladnou spätnou väzbou, potom je známy ako tranzistorový oscilátor. Tento oscilátor nepretržite generuje netlmené oscilácie pre akúkoľvek požadovanú frekvenciu, ak sú k nemu správne pripojené obvody nádrže a spätnej väzby.
Schéma zapojenia tranzistorového oscilátora
Schéma zapojenia tranzistorového oscilátora je uvedená nižšie. Použitím tohto obvodu môžeme jednoducho vysvetliť, ako využiť tranzistor ako oscilátor. Tento obvod je rozdelený na tri časti, ako je uvedené nižšie.
Okruh nádrže
Okruh nádrže generuje oscilácie, ktoré sa menia s tranzistorom a generuje zosilnený výstup na strane kolektora.
Obvod zosilňovača
Tento obvod sa používa na zosilnenie malých sínusových oscilácií dostupných v obvode základne-emitor a výstup sa vyrába v zosilnenej forme.
Obvod spätnej väzby
Spätnoväzbový obvod je v tomto obvode veľmi významnou časťou, pretože pre zosilňovač vyžaduje určitú energiu na zosilnenie v obvode nádrže. Takže energia kolektorového obvodu je privádzaná späť do základného obvodu pomocou javu vzájomnej indukcie. Použitím tohto obvodu sa energia vracia späť z výstupu na vstup.
Fungovanie tranzistora ako oscilátora
Vo vyššie uvedenom obvode tranzistorového oscilátora sa tranzistor používa ako obvod CE (spoločný emitor), kde je emitor spoločný pre základný aj kolektorový terminál. Medzi vstupnými svorkami vysielača a základne je zapojený okruh nádrže. V obvode nádrže sú induktor a kondenzátor paralelne zapojené, aby generovali oscilácie v obvode.
Kvôli osciláciám napätia a náboja v okruhu nádrže tok prúdu na základnej svorke kolíše, takže predpätie základného prúdu sa periodicky mení a potom sa periodicky mení aj kolektorový prúd.
LC oscilácie majú sínusový charakter, takže základný aj kolektorový prúd sa sínusovo líšia. Ako je znázornené na diagrame, ak sa prúd na svorke kolektora sínusovo mení, potom dosiahnuté výstupné napätie možno jednoducho zapísať ako Ic RL. Tento výstup sa považuje za sínusový výstup.
Keď nakreslíme graf medzi časom a výstupným napätím, krivka bude sínusová. Na nepretržité kmitanie v okruhu nádrže potrebujeme určitú energiu. Ale v tomto obvode nie je k dispozícii žiadny jednosmerný zdroj ani batéria.
Tak sme spojili L1 a L2 induktory v obvodoch kolektora a základne pomocou tyče z mäkkého železa. Takže táto tyč bude spájať induktor L2 s induktorom L1 kvôli ich vzájomnej indukcii. Časť energie v kolektorovom obvode bude pripojená k základnej strane obvodu. Takto je oscilácia v okruhu nádrže udržiavaná a neustále zosilňovaná.
Podmienky oscilácie
Obvod tranzistorového oscilátora musí spĺňať nasledovné
- Fázový posun slučky by mal byť 0 a 360 stupňov.
- Zosilnenie slučky musí byť >1.
- Ak je preferovaným výstupom sínusový signál, potom zisk slučky > 1 rýchlo spôsobí saturáciu o/p na oboch vrcholoch tvaru vlny a vytvorí neprijateľné skreslenie.
- Ak je zisk zosilňovača >100, potom to spôsobí, že oscilátor obmedzí oba vrcholy tvaru vlny. Aby boli splnené vyššie uvedené podmienky, obvod oscilátora by mal obsahovať nejaký typ zosilňovača, ako aj časť jeho výstupu, ktorý by mal byť privedený späť na vstup. Na prekonanie strát vo vstupnom obvode využívame spätnoväzbový obvod. Ak je zosilnenie zosilňovača <1, obvod oscilátora nebude oscilovať a ak je > 1, obvod bude oscilovať a generovať skreslené signály.
Typy tranzistorových oscilátorov
K dispozícii sú rôzne druhy oscilátorov, ale každý z nich má rovnakú funkciu. Takže generujú nepretržitý netlmený výstup. Menia sa však v dodávaní energie do oscilačného obvodu alebo okruhu nádrže, aby splnili frekvenčné rozsahy, ako aj straty, pri ktorých sa využívajú.
Tranzistorové oscilátory, ktoré používajú LC obvody ako svoje oscilačné alebo tankové obvody, sú mimoriadne obľúbené na vytváranie vysokofrekvenčných výstupov. Rôzne typy tranzistorových oscilátorov sú diskutované nižšie.
Hartley oscilátor
Oscilátor Hartley je jedným z druhov elektronického oscilátora, ktorý sa používa na určenie frekvencie oscilácií prostredníctvom ladeného obvodu. Hlavnou črtou tohto oscilátora je to, že ladený obvod obsahuje jeden kondenzátor zapojený paralelne cez dva induktory v sérii a spätnoväzbový signál potrebný na osciláciu sa získava z centrálneho spojenia dvoch induktorov. Hartley oscilátor je vhodný pre oscilácie v rozsahu RF do 30MHz. Ak sa chcete dozvedieť viac o tomto oscilátore, kliknite sem – Hartleyho oscilátor.
Kryštálový oscilátor
Tranzistorový kryštálový oscilátor je použiteľný v rôznych oblastiach elektroniky, ako aj rádia. Tieto typy oscilátorov hrajú kľúčovú úlohu pri poskytovaní lacného signálu CLK na použitie v logickom alebo digitálnom obvode. V iných príkladoch môže byť tento oscilátor použitý na poskytovanie konštantného a presného zdroja RF signálu. Takže tieto oscilátory sú často používané rádioamatérmi alebo rádioamatérmi v obvodoch rádiových vysielačov, kdekoľvek môžu byť najúčinnejšie. Ak sa chcete dozvedieť viac o tomto oscilátore, kliknite sem – kryštálový oscilátor.
Colpittov oscilátor
Colpittov oscilátor je úplne opačný ako Hartley Oscillator okrem toho, že induktory a kondenzátory sú navzájom nahradené v okruhu nádrže. Hlavnou výhodou tohto druhu oscilátora je, že menšou vzájomnou a vlastnou indukčnosťou v obvode nádrže sa zlepšuje frekvenčná stabilita oscilátora. Tento oscilátor generuje veľmi vysoké frekvencie na základe sínusových signálov. Tieto oscilátory majú vysokofrekvenčnú stabilitu a odolávajú nízkym aj vysokým teplotám. Ak sa chcete dozvedieť viac o tomto oscilátore, kliknite sem – Colpittov oscilátor
Oscilátor Wien Bridge
Wien bridge oscilátor je audiofrekvenčný oscilátor, ktorý je často používaný vďaka svojim významným vlastnostiam. Tento typ oscilátora je bez kolísania ako aj okolitej teploty obvodu. Hlavnou výhodou tohto druhu oscilátora je zmena frekvencie z rozsahu 10Hz na 1MHz. Takže tento obvod oscilátora poskytuje dobrú stabilitu frekvencie. Ak chcete vedieť viac o tomto oscilátore, kliknite sem – Oscilátor Wienského mostíka.
Oscilátor fázového posunu
RC oscilátor fázového posunu je jedným z druhov oscilátorov všade tam, kde sa používa jednoduchá RC sieť na zabezpečenie potrebného fázového posunu smerom k spätnoväzbovému signálu. Podobne ako oscilátor Hartley & Colpitts, tento oscilátor využíva LC sieť na poskytnutie požadovanej pozitívnej spätnej väzby. Tento oscilátor má vynikajúcu frekvenčnú stabilitu a generuje čisté sínusové vlny v širokom rozsahu záťaží. Ak sa chcete dozvedieť viac o tomto oscilátore, kliknite sem – RC oscilátor fázového posunu
Frekvenčné rozsahy rôznych tranzistorových oscilátorov sú:
- Wien most (1Hz až 1MHz),
- oscilátor fázového posunu (1Hz až 10MHz),
- Hartleyho oscilátor (10 kHz až 100 MHz),
- Colpitts (10 kHz až 100 MHz) a
- záporný odporový oscilátor >100MHz
Tranzistorový oscilátor využívajúci rezonančný obvod
Tranzistorový oscilátor využívajúci rezonančný obvod obsahujúci induktor a kondenzátor v sérii bude generovať frekvenčné oscilácie. Ak je induktor zdvojený a kondenzátor sa zmení na 4C, potom je frekvencia daná
Vyššie uvedené frekvenčné vyjadrenie sa používa pre frekvenciu oscilácií LC v sériovom obvode LC. Potom nájdením dvoch frekvencií, ako je pomer f1 a f2, a nahradením zmien v hodnotách indukčnosti a kapacity, frekvenciu „f2“ možno nájsť ako „f1“.
Pomer dvoch frekvencií (f1 a f2).
Tu sa „L“ zdvojnásobí a „C“ sa zmení na 4C
Dosaďte tieto hodnoty do vyššie uvedenej rovnice, potom môžeme dostať
Ak nájdeme frekvenciu „f2“ z hľadiska frekvencie „f1“, môžeme získať nasledujúcu rovnicu 
Aplikácie
The aplikácie tranzistora ako oscilátora zahŕňajú nasledujúce.
- Tranzistorový oscilátor sa používa na generovanie konštantných netlmených oscilácií pre akúkoľvek požadovanú frekvenciu, ak sú k nemu správne pripojené oscilačné a spätnoväzbové obvody.
- Oscilátor Wien bridge je vysoko používaný pri testovaní zvuku, testovaní skreslenia výkonových zosilňovačov a tiež sa používa na budenie AC mostíka.
- Hartleyho oscilátor sa používa v rádiových prijímačoch.
- Colpittov oscilátor sa používa na generovanie sínusových výstupných signálov s extrémne vysokými frekvenciami.
- Tieto sa vo veľkej miere používajú v prístrojoch, počítačoch, modemoch, digitálnych systémoch, námorníctve, v systémoch s fázovou slučkou, senzoroch, diskových jednotkách a telekomunikáciách.
Ide teda o všetko prehľad tranzistorov oscilátory – typy a ich aplikácie. Tu je otázka na vás, akú funkciu má oscilátor?
