Üldiselt on ostsillaator elektrooniline seade, mida kasutatakse alalisvoolu energia muutmiseks vahelduvvooluks kõrge sagedusega, mille sagedus on vahemikus Hz kuni mõni MHz. Ostsillaator ei vaja välist signaaliallikat, nagu võimendi. Üldiselt ostsillaatorid on saadaval kahte tüüpi sinusoidsete ja mittesinusoidsetena. Siinusostsillaatorite tekitatud võnkumised on siinuslained, mis moodustuvad stabiilse sageduse ja amplituudiga, samas kui mittesinusoidsete võnkumised on keerulised lainekujud, nagu kolmnurkne, ruutlaine ja saehammas. Nii et selles artiklis käsitletakse ülevaadet transistorist kui ostsillaatorist või transistor ostsillaator – rakendustega töötamine.
Defineerige transistori ostsillaator
Kui transistor toimib nõuetekohase positiivse tagasisidega ostsillaatorina, nimetatakse seda transistor-ostsillaatoriks. See ostsillaator genereerib pidevalt summutamata võnkumisi mis tahes soovitud sagedusel, kui paagi ja tagasiside ahelad on sellega korralikult ühendatud.
Transistori ostsillaatori skeem
Transistori ostsillaatori skeem on näidatud allpool. Seda skeemi kasutades saame lihtsalt selgitada, kuidas transistorit ostsillaatorina kasutada. See ahel on jagatud kolmeks osaks, nagu järgmine.
Tanki vooluring
Paagi ahel tekitab võnkumisi, mida muudetakse koos transistoriga ja genereerib võimendatud väljundit kollektori poolel.
Võimendi vooluahel
Seda vooluringi kasutatakse baas-emitteri ahelas saadaolevate pisikeste siinusvõnkumiste võimendamiseks ja väljund toodetakse võimendatud kujul.
Tagasiside ringkond
Tagasisideahel on selles vooluringis väga oluline osa, kuna võimendi jaoks vajab see paagi vooluringis võimendamiseks veidi energiat. Seega suunatakse kollektori ahela energia vastastikuse induktsiooni nähtuse abil tagasi baasahelasse. Seda ahelat kasutades suunatakse energia väljundist tagasi sisendisse.
Transistori töö ostsillaatorina
Ülaltoodud transistori ostsillaatori ahelas kasutatakse transistori CE (common emitter) ahelana, kus emitter on ühine nii baas- kui ka kollektori klemmidega. Emiteri ja baasi sisendklemmide vahele on ühendatud paagi ahel. Paagi vooluringis on induktiivpool ja kondensaator paralleelselt ühendatud, et tekitada ahelas võnkumisi.
Pinge ja laengu võnkumiste tõttu paagi vooluringis kõigub voolu vool baasklemmil, mistõttu baasvoolu eelpingestus muutub perioodiliselt, seejärel muutub perioodiliselt ka kollektori vool.
LC võnkumised on olemuselt sinusoidsed, nii et nii baas- kui ka kollektori voolud varieeruvad sinusoidaalselt. Nagu on näidatud diagrammil, kui vool kollektori klemmil muutub sinusoidaalselt, saab saavutatud väljundpinge lihtsalt kirjutada kui Ic RL. Seda väljundit peetakse sinusoidaalseks väljundiks.
Kui joonistame aja ja väljundpinge vahele graafiku, on kõver sinusoidaalne. Pidevate võnkumiste saamiseks paagi vooluringis vajame veidi energiat. Kuid selles vooluringis pole alalisvooluallikat ega akut saadaval.
Nii et ühendasime L1 ja L2 induktiivpoolid kollektori ja aluse ahelates, kasutades pehmet rauast varda. Nii et see varras ühendab L2 induktiivpooli L1 induktiivpooliga selle vastastikuse induktsiooni tõttu. Osa kollektori vooluringis olevast energiast ühendatakse ahela aluse küljega. Seega säilib ja võimendub võnkumine paagi vooluringis pidevalt.
Võnkumise tingimused
Transistori ostsillaatori ahel peab järgima järgmist
- Silmuse faasinihe peaks olema 0 ja 360 kraadi.
- Silmuse võimendus peab olema >1.
- Kui eelistatud väljundiks on sinusoidne signaal, põhjustab silmuse võimendus > 1 o/p kiiresti küllastumise mõlema lainekuju tipu juures ja tekitab vastuvõetamatuid moonutusi.
- Kui võimendi võimendus on >100, siis ostsillaator piirab mõlemat lainekuju tippu. Ülaltoodud tingimuste täitmiseks peaks ostsillaatori ahel sisaldama teatud tüüpi võimendit, samuti osa selle väljundist, mis tuleks sisendisse tagasi toita. Sisendahela kadude ületamiseks kasutame tagasisideahelat. Kui võimendi võimendus on <1, siis ostsillaatori ahel ei võngu ja kui see on > 1, siis ahel võngub ja genereerib moonutatud signaale.
Transistor-ostsillaatori tüübid
Saadaval on erinevat tüüpi ostsillaatoreid, kuid igal ostsillaatoril on sama funktsioon. Seega genereerivad nad pidevat summutamata väljundit. Kuid need muutuvad energia varustamisel võnke- või paagiahelasse, et vastata nii sagedusvahemikele kui ka kadudele, mille üle neid kasutatakse.
Transistor-ostsillaatorid, mis kasutavad võnke- või paagiahelatena LC-ahelaid, on kõrgsageduslike väljundite tootmiseks äärmiselt populaarsed. Transistor-ostsillaatorite erinevaid tüüpe käsitletakse allpool.
Hartley ostsillaator
Hartley ostsillaator on üht tüüpi elektrooniline ostsillaator, mida kasutatakse häälestatud ahela kaudu võnkesageduse määramiseks. Selle ostsillaatori põhiomadus on see, et häälestatud vooluring sisaldab ühte kondensaatorit, mis on paralleelselt ühendatud läbi kahe järjestikku induktiivpooli ja võnkumiseks vajalik tagasiside signaal saadakse kahe induktiivpooli keskühendusest. Hartley ostsillaator sobib võnkumiseks RF-vahemikus kuni 30MHz. Selle ostsillaatori kohta lisateabe saamiseks klõpsake siin - Hartley ostsillaator.
Kristallostsillaator
Transistorkristallostsillaator on rakendatav nii elektroonika kui ka raadio erinevates valdkondades. Seda tüüpi ostsillaatorid mängivad võtmerolli loogikas või digitaalses vooluringis kasutatava odava CLK-signaali pakkumisel. Teistes näidetes võib seda ostsillaatorit kasutada konstantse ja täpse RF-signaaliallika pakkumiseks. Seega kasutavad neid ostsillaatoreid sageli raadioamatöörid või raadiosaatjate ahelates, kus need võivad olla kõige tõhusamad. Selle ostsillaatori kohta lisateabe saamiseks klõpsake siin - kristallostsillaator.
Colpitti ostsillaator
Colpittsi ostsillaator on täiesti vastupidine Hartley ostsillaatorile, välja arvatud juhul, kui induktiivpoolid ja kondensaatorid on paagi vooluringis üksteisega asendatud. Seda tüüpi ostsillaatori peamine eelis on see, et paagi vooluringis on väiksem vastastikune ja iseinduktiivsus, mis parandab ostsillaatori sageduse stabiilsust. See ostsillaator genereerib sinusoidaalsete signaalide põhjal väga kõrgeid sagedusi. Need ostsillaatorid on kõrge sagedusega stabiilsed ja taluvad madalaid ja kõrgeid temperatuure. Selle ostsillaatori kohta lisateabe saamiseks klõpsake siin - Colpittsi ostsillaator
Viini silla ostsillaator
Wien Bridge ostsillaator on helisagedusostsillaator, mida selle oluliste omaduste tõttu sageli kasutatakse. Seda tüüpi ostsillaatoritel ei esine kõikumisi ega vooluringi ümbritsevat temperatuuri. Seda tüüpi ostsillaatori peamine eelis seisneb selles, et sagedust muudetakse vahemikus 10 Hz kuni 1 MHz. Seega annab see ostsillaatoriahel hea sageduse stabiilsuse. Selle ostsillaatori kohta lisateabe saamiseks klõpsake siin - Viini silla ostsillaator.
Faasinihke ostsillaator
RC faasinihke ostsillaator on üht tüüpi ostsillaator, kus kasutatakse lihtsat RC-võrku, et tagada vajalik faasinihe tagasisidesignaali suunas. Sarnaselt Hartley & Colpittsi ostsillaatorile kasutab see ostsillaator vajaliku positiivse tagasiside andmiseks LC-võrku. Sellel ostsillaatoril on silmapaistev sageduse stabiilsus ja see genereerib puhtaid siinuslaineid suurel koormusel. Selle ostsillaatori kohta lisateabe saamiseks klõpsake siin - RC faasinihke ostsillaator
Erinevate transistor-ostsillaatorite sagedusvahemikud on:
- wieni sild (1Hz kuni 1MHz),
- faasinihke ostsillaator (1Hz kuni 10MHz),
- Hartley ostsillaator (10kHz kuni 100MHz),
- Colpitts (10kHz kuni 100MHz) ja
- negatiivse takistusega ostsillaator >100MHz
Transistor-ostsillaator, mis kasutab resonantsahelat
Transistor-ostsillaator, mis kasutab resonantsahelat, mis sisaldab induktiivpooli ja kondensaatorit seeria sees, tekitab sagedusvõnkumisi. Kui induktiivpool on kahekordistunud ja kondensaator muudetakse 4C-ks, siis on sagedus antud
Ülaltoodud sagedusavaldist kasutatakse LC-võnkumiste sageduse jaoks järjestikuses LC-ahelas. Pärast seda, leides kaks sagedust, nagu f1 ja f2 suhe, ning asendades muutused induktiivsuse ja mahtuvuse väärtustes, võib sageduse 'f2' leida kui 'f1'.
Kahe sageduse (f1 ja f2) suhe
Siin on 'L' kahekordistunud ja 'C' muudetakse väärtuseks 4C
Asendage need väärtused ülaltoodud võrrandis, siis saame
Kui leiame sageduse 'f2' sageduse 'f1' järgi, saame järgmise võrrandi 
Rakendused
The transistori rakendused ostsillaatorina sisaldama järgmist.
- Transistori ostsillaatorit kasutatakse pidevate summutamata võnkumiste genereerimiseks mis tahes soovitud sagedusel, kui sellega on õigesti ühendatud võnke- ja tagasisideahelad.
- Wieni silla ostsillaatorit kasutatakse laialdaselt heli testimisel, võimsusvõimendite moonutuste testimisel ja ka vahelduvvoolu silla ergastamiseks.
- Hartley ostsillaatorit kasutatakse raadiovastuvõtjates.
- Colpitti ostsillaatorit kasutatakse ülikõrgete sagedustega sinusoidsete väljundsignaalide genereerimiseks.
- Neid kasutatakse laialdaselt mõõteriistades, arvutites, modemites, digitaalsüsteemides, merenduses, faasiluku süsteemides, andurites, kettaseadmetes ja telekommunikatsioonis.
Seega on see kõik umbes transistori ülevaade ostsillaator – tüübid ja nende rakendused. Siin on teile küsimus, mis on ostsillaatori funktsioon?
