اسیلاتور ها
اسیلاتور چیست؟ و کاربردهای آن
اسیلاتور مداری است که بدون هیچ ورودی، می تواند اسیلاتور ها یک شکل موج مداوم، تکراری و متناوب را تولید کند. در واقع نوسان سازها می توانند جریان فعلی یک طرفه را از منبع DC به یک شکل موج متناوب و با فرکانس مورد نظر تبدیل کنند.
شما می توانید با تجزیه و تحلیل عملکرد یک مدار مخزن LC که در شکل زیر نشان داده شده است و اینکه این مدار از یک سلف القاگر L و یک خازن کاملاً از پیش شارژ شده C به عنوان اجزای تشکیل دهنده آن استفاده می کند، اصل اساسی عملکرد نوسان سازها را درک کنید. در این مدار، ابتدا خازن توسط سلف شروع به تخلیه می کند و نتیجه آن نیز تبدیل انرژی الکتریکی آن به میدان الکترومغناطیسی می باشد که می تواند در سلف ذخیره شود. زمانی که خازن به طور کامل تخلیه شد، دیگر هیچ جریان متداولی در مدار وجود ندارد.
حال میدان الکترومغناطیسی ذخیره شده در سلف می تواند یک EMF برگشتی را به وجود آورد که منجر به جریان متداول توسط مدار در همان جهت قبلی نیز می شود. این جریان متداول تا زمانی که میدان الکترومغناطیسی خراب شود، توسط مدار ادامه می یابد و منجر به تبدیل مجدد انرژی الکترومغناطیسی به شکل الکتریکی می شود و همچنین باعث تکرار چرخه می شود. با این حال، خازن با قطبیت مخالف شارژ می شود، به همین دلیل به عنوان خروجی، شکل موج نوسانی را به خود می گیرد.
با این حال، نوساناتی که به دلیل تبدیل بین دو شکل انرژی بوجود می آیند، نمی توانند برای همیشه ادامه داشته باشند زیرا در اثر مقاومت مدار تحت تأثیر اتلاف انرژی قرار می گیرند. در نتیجه، دامنه این نوسانات به طور پیوسته کاهش می یابد تا زمانی که صفر شود، لذا باعث می شود ماهیت آنها کم شود.
این مسئله نشان می دهد که برای بدست آوردن نوسانات مداوم و با دامنه ثابت، نیاز به جبران کردن برای اتلاف انرژی می باشد. با این وجود، اسیلاتور ها باید توجه داشته باشید که انرژی تأمین شده باید دقیقاً کنترل شود و باید برابر انرژی از دست رفته باشد تا نوسانات با دامنه ثابت بدست آید.
دلیل آن هم این است که اگر انرژی تأمین شده بیشتر از انرژی از دست رفته باشد، دامنه نوسانات افزایش می یابد (مانند شکل a) که منجر به خروجی ناهموار می شود. حال اگر انرژی تأمین شده کمتر از انرژی از دست رفته باشد، دامنه نوسانات کاهش می یابد (مانند شکل b) منجر به نوسانات ناپایدار می شود.
در واقع، اسیلاتورها مدارهای تقویت کننده ای هستند که با بازخورد مثبت به وجود می آیند و در آن بخشی از سیگنال خروجی به ورودی باز می گردد (شکل 3). لذا این تقویت کننده از یک عنصر فعال تقویت کننده تشکیل شده که می تواند یک ترانزیستور یا Op-Amp باشد و سیگنال فاز پشت تغذیه نیز مسئول حفظ نوسانات با جبران تلفات در مدار می باشد.
پس از روشن شدن منبع تغذیه، به دلیل وجود نویز الکترونیکی موجود در سیستم، نوسانات در سیستم آغاز می شود. این اسیلاتور ها سیگنال نویز به دور حلقه می چرخد، تقویت می شود و خیلی سریع به یک موج سینوسی فرکانس تنها تبدیل می شود. عبارتی برای افزایش حلقه بسته ای از اسیلاتور نشان داده شده در شکل 3 به شرح زیر می باشد:
[ پیشنهادات سردبیر :
هرچه که باید در مورد سنسور مغناطیسی و خرید اسیلاتور ها آن بدانید !
سنسور صنعتی رسابرد انتخاب حرفه ای هاست. حرفه ای خرید کن ! ]
انواع اسیلاتور
انواع مختلفی از اسیلاتورها وجود دارد، اما به طور کلی می توان آنها را به دو دسته اصلی تقسیم کرد :
Harmonic oscillators (که به آنها اسیلاتورهای خطی نیز گفته می شود)
در نوسان ساز هارمونیک، جریان انرژی همیشه از اجزای فعال به اجزای منفعل می باشد و فرکانس نوسانات نیز توسط مسیر فید بک تعیین می شود. همچنین نوسان سازهای هارمونیک خروجی های موج سینوسی را با تحریف کم تولید می کنند.
Relaxation oscillator
در این نوسان ساز ها، انرژی بین اجزای فعال و غیرفعال اسیلاتور ها رد و بدل می شود و فرکانس نوسانات با ثابت بودن زمان شارژ و تخلیه درگیر در فرآیند تعیین می شود همچنین این نوسان ساز ها می توانند امواج دندان اره ای ،مثلثی و یا مربعی ایجاد نمایند.
کاربردهای اسیلاتور
اسیلاتور راهی ساده و ارزان برای تولید فرکانس خاص سیگنال می باشد. به عنوان مثال، نوسان ساز RC برای تولید سیگنال فرکانس پایین، نوسان ساز LC برای تولید سیگنال با فرکانس بالا و نوسان ساز مبتنی بر Op-Amp برای تولید یک فرکانس پایدار استفاده می شود. فرکانس نوسان را نیز می توان با تغییر مقدار مولفه با مرتب کردن پتانسیومتر تغییر داد.
