Транзисторен осцилатор: схема, работа и приложенията му

Транзисторен осцилатор: схема, работа и приложенията му

Като цяло, осцилаторът е електронно устройство, използвано за промяна на постоянната енергия в променливотокова енергия с висока честота, където честотата варира от Hz до някои MHz. Осцилаторът не се нуждае от външен източник на сигнал, като усилвател. В общи линии, осцилатори предлагат се в два вида синусоидални и несинусоидални. Трептенията, генерирани от синусоидални осцилатори, са синусоидални вълни, образувани със стабилна честота и амплитуда, докато трептенията, генерирани от несинусоидални, са сложни вълнови форми като триъгълна, квадратна вълна и трион. Така че тази статия обсъжда общ преглед на транзистора като осцилатор или транзисторен осцилатор – работа с приложения.




Определете транзисторния осцилатор

Когато транзисторът действа като осцилатор с правилна положителна обратна връзка, тогава той е известен като транзисторен осцилатор. Този осцилатор генерира незатихващи трептения непрекъснато за всяка желана честота, ако резервоарът и веригите за обратна връзка са свързани правилно към него.

Схема на транзисторния осцилатор

Схемата на транзисторния осцилатор е показана по-долу. Използвайки тази схема, можем просто да обясним как да използваме транзистор като осцилатор. Тази верига е разделена на три части, както следва.



  Транзисторна осцилаторна верига
Транзисторна осцилаторна верига

Верига на резервоара

Веригата на резервоара генерира трептения, които се променят с транзистора и генерира усилен изход в страната на колектора.

Усилвателна верига

Тази схема се използва за усилване на малките синусоидални трептения, налични в рамките на веригата база-емитер и изходът се произвежда в усилена форма.



Верига за обратна връзка

Веригата за обратна връзка е много важна секция в тази верига, тъй като за един усилвател е необходима известна енергия за усилване във веригата на резервоара. И така, енергията на колекторната верига се връща обратно към основната верига, използвайки феномена на взаимната индукция. Чрез използването на тази верига енергията се връща обратно от изхода към входа.

Работа на транзистора като осцилатор

В горната транзисторна осцилаторна верига транзисторът се използва като CE (общ емитер) верига, където емитерът е общ както за базовите, така и за колекторните клеми. Между входните клеми на излъчвателя и основата е свързана верига на резервоара. Във веригата на резервоара индукторът и кондензаторът са свързани успоредно, за да генерират трептения във веригата.

Поради колебанията на напрежението и заряда във веригата на резервоара, потокът от ток в базовия терминал се колебае, така че предното отклонение на базовия ток периодично се променя, след което токът на колектора също се променя периодично.

LC трептенията са синусоидални по природа, така че както базовият, така и колекторният ток варират синусоидално. Както е показано на диаграмата, ако токът в клемата на колектора се променя синусоидално, тогава постигнатото изходно напрежение може просто да бъде записано като Ic RL. Този изход се счита за синусоидален изход.

След като начертаем графика между времето и изходното напрежение, тогава кривата ще бъде синусоидална. За да получим непрекъснати трептения във веригата на резервоара, ни е необходима известна енергия. Но в тази верига не е наличен източник на постоянен ток или батерия.

Така че свързахме L1 & L2 индуктори в рамките на колекторната и базовата верига с помощта на мека желязна пръчка. Така че този прът ще свърже индуктора L2 с индуктора L1 поради неговата взаимна индукция. Част от енергията в колекторната верига ще бъде свързана към основната страна на веригата. По този начин трептенията във веригата на резервоара се поддържат и усилват непрекъснато.

Условия на трептене

Веригата на транзисторния осцилатор трябва да следва следното

  • Фазовото отместване на цикъла трябва да бъде 0 & 360 градуса.
  • Коефициентът на усилване на цикъла трябва да бъде >1.
  • Ако синусоидалният сигнал е предпочитан изход, тогава усилването на веригата > 1 бързо ще доведе до насищане на o/p и при двата пика на формата на вълната и генериране на неприемливо изкривяване.
  • Ако усилването на усилвателя е >100, тогава това ще накара осцилатора да ограничи и двата пика на формата на вълната. За да отговаря на горните условия, осцилаторната верига трябва да включва някакъв тип усилвател, както и част от изхода му, който трябва да се подава обратно към входа. За да преодолеем загубите във входната верига, ние използваме веригата за обратна връзка. Ако усилването на усилвателя е <1, тогава осцилаторната верига няма да осцилира и ако е > 1, тогава веригата ще осцилира и генерира изкривени сигнали.

Видове транзисторни осцилатори

Има различни видове осцилатори, но всеки осцилатор има една и съща функция. Така те генерират непрекъснат незатихващ изход. Но те променят подаването на енергия към осцилаторната или резервоарната верига, за да отговорят на честотните диапазони, както и на загубите, над които се използват.

Транзисторните осцилатори, които използват LC вериги като свои осцилаторни или резервоарни вериги, са изключително популярни за производство на високочестотни изходи. Различните типове транзисторни осцилатори са разгледани по-долу.

Осцилатор на Хартли

Осцилаторът на Хартли е един вид електронен осцилатор, който се използва за определяне на честотата на трептене чрез настроена верига. Основната характеристика на този осцилатор е, че настроената верига включва единичен кондензатор, свързан паралелно през два индуктора последователно и сигналът за обратна връзка, необходим за трептене, се получава от централната връзка на двата индуктора. Осцилаторът Hartley е подходящ за трептения в радиочестотния диапазон до 30MHz. За да научите повече за този осцилатор, щракнете тук – Осцилатор на Хартли.

Кристален осцилатор

Транзисторният кристален осцилатор е приложим в различни области на електрониката, както и в радиото. Тези видове осцилатори играят ключова роля в осигуряването на евтин CLK сигнал за използване в логическа или цифрова схема. В други примери този осцилатор може да се използва за осигуряване на постоянен и прецизен източник на RF сигнал. Така че тези осцилатори често се използват от радиолюбители или радиолюбители във веригите на радиопредавателите, където могат да бъдат най-ефективни. За да научите повече за този осцилатор, щракнете тук – кристален осцилатор.

Осцилатор на Колпит

Осцилаторът Colpitts е точно противоположен на осцилатора Hartley, с изключение на това, че индукторите и кондензаторите са заменени един с друг в рамките на веригата на резервоара. Основното предимство на този вид осцилатор е, че чрез по-малко взаимна и самоиндуктивност във веригата на резервоара, честотната стабилност на осцилатора се подобрява. Този осцилатор генерира много високи честоти въз основа на синусоидални сигнали. Тези осцилатори имат високочестотна стабилност и могат да издържат на ниски и високи температури. За да научите повече за този осцилатор, щракнете тук – Колпитс осцилатор

Осцилатор на Wien Bridge

Виенският мостов осцилатор е честотен осцилатор за аудио честота, който се използва често поради значимите си характеристики. Този тип осцилатор е свободен от колебания, както и от околната температура на веригата. Основното предимство на този вид осцилатори е, че честотата се променя от 10Hz на 1MHz диапазон. Така че тази осцилаторна верига дава добра стабилност на честотата. За да научите повече за този осцилатор, щракнете тук – Виенски мостов осцилатор.

Осцилатор с фазово изместване

RC осцилаторът за фазово изместване е един вид осцилатор, където се използва проста RC мрежа за осигуряване на необходимото фазово изместване към сигнала за обратна връзка. Подобно на осцилатора Hartley & Colpitts, този осцилатор използва LC мрежа, за да осигури необходимата положителна обратна връзка. Този осцилатор има изключителна стабилност на честотата и генерира чисти синусоиди в широк диапазон от товари. За да научите повече за този осцилатор, щракнете тук – RC осцилатор за фазово изместване

Честотни диапазони на различни транзисторни осцилатори са:

  • wien bridge (1Hz до 1MHz),
  • осцилатор с фазово изместване (1Hz до 10MHz),
  • Осцилатор на Hartley (10kHz до 100MHz),
  • Colpitts (10kHz до 100MHz) &
  • осцилатор с отрицателно съпротивление >100MHz

Транзисторен осцилатор, използващ резонансна верига

Транзисторен осцилатор, използващ резонансна верига, включваща индуктор и кондензатор в серия, ще генерира честотни трептения. Ако индукторът се удвои и кондензаторът се промени на 4C, тогава честотата се дава от

Горният честотен израз се използва за честотата на LC трептения в рамките на последователна LC верига. След това, намирайки двете честоти като съотношението f1 и f2 и замествайки промените в стойностите на индуктивността и капацитета, честотата „f2“ може да бъде намерена по отношение на „f1“.

Съотношението на двете честоти (f1&f2).

Тук „L“ се удвоява и „C“ се променя на 4C

Заместете тези стойности в горното уравнение, тогава можем да получим

Ако намерим честотата „f2“ по отношение на честотата „f1“, тогава можем да получим следното уравнение

Приложения

The приложения на транзистора като осцилатор включват следното.

  • Транзисторният осцилатор се използва за генериране на постоянни незатихващи трептения за всяка желана честота, ако осцилаторните и вериги за обратна връзка са свързани правилно към него.
  • Виенският мостов осцилатор се използва широко при аудио тестване, тестване на изкривяване на усилватели на мощност, а също така се използва за възбуждане на AC мост.
  • Осцилатор Хартли се използва в радиоприемници.
  • Осцилаторът на Colpitt се използва за генериране на синусоидални изходни сигнали с изключително високи честоти.
  • Те се използват широко в апаратура, компютри, модеми, цифрови системи, морски, във фазово заключени системи, сензори, дискови устройства и телекомуникации.

И така, това е всичко преглед на транзистора осцилатори – видове и приложения. Ето един въпрос към вас, каква е функцията на осцилатора?