نوسان ساز وسیله ای الکترونیکی برای تولید ولتاژ سیگنال متناوب است. اسیلاتورها شکل موج سینوسی یا غیر سینوسی را از فرکانس های بسیار پایین تا فرکانس های بسیار بالا تولید می کنند. نوسان ساز محلی در اکثر باند پخش امروزی هستم ساپرهترودینز طیف وسیعی از فرکانس ها را از 1000 تا 2100 کیلوهرتز (تقریبا) پوشش می دهد.
نوسان ساز مداری برای تولید ولتاژ متناوب با فرکانس و دامنه مورد نظر است. انرژی دی سی را به ولتاژ متناوب تبدیل می کند. یک ژنراتور سیگنال صوتی 20 کیلوهرتز تا 15 کیلوهرتز در فرستنده و فرکانس 47 مگاهرتز تا 230 مگاهرتز در انتهای گیرنده تولید می کند. در رادیو, فرکانس حامل از متفاوت 550 کیلوهرتز به 20 مگاهرتز برای پخش تلویزیون در رادیو و تلویزیون اسیلاتورهای فرکانس بالا گیرنده مورد نیاز.
اساسا یک مدار اسیلاتور یک تقویت کننده است که خود را (از طریق بازخورد) با یک سیگنال ورودی فراهم می کند. این یک دستگاه بدون چرخش برای تولید جریان متناوب است که فرکانس خروجی با توجه به ویژگی های دستگاه تعیین می شود. هدف اولیه از یک نوسان ساز است که برای تولید یک شکل موج داده شده از یک دامنه اوج ثابت و فرکانس خاص و برای حفظ این شکل موج در محدوده خاصی از دامنه و فرکانس.
یک نوسان ساز باید تقویت فراهم می کند و بخشی از خروجی بازخورد برای حفظ ورودی است, همانطور که در شکل نشان داده شده است. 1. قدرت به اندازه کافی باید بازخورد به مدار ورودی برای نوسان ساز به درایو خود را به عنوان در مورد سیگنال ژنراتور. چون سیگنال بازخورد احیا کننده یعنی بازخورد مثبت نوسان ساز خود رانده است.
شکل 1: نمودار بلوک نوسان ساز
اجازه دهید نیاز اساسی مدار نوسان ساز را در نظر بگیریم.
ابتدا تقویت لازم است تا سود لازم برای سیگنال فراهم شود.
دوم اینکه بازخورد احیا کننده کافی برای حفظ نوسانات لازم است.
سوم, یک دستگاه تعیین فرکانس مورد نیاز است برای حفظ فرکانس خروجی مورد نظر. علاوه بر برنامه, انواع نوسانگر مورد استفاده را تعیین کنید.
بازخورد
بازخورد فرایند انتقال انرژی از یک نقطه سطح بالا در یک سیستم به یک نقطه سطح پایین است. این به معنای انتقال انرژی از خروجی تقویت کننده به ورودی خود است. اگر سیگنال بازخورد خروجی مخالف سیگنال ورودی, سیگنال بازخورد دژنراتیو و یا منفی است با این حال, اگر بازخورد ایدز سیگنال ورودی, بازخورد احیا کننده و یا بازخورد مثبت است. بازخورد احیا کننده یا مثبت یکی از الزامات حفظ نوسانات در یک نوسان ساز است. این بازخورد را می توان در هر یک از راه های مختلفی برای تولید یک مدار نوسان ساز عملی اعمال می شود.
شکل 2: مدار بازخورد نوسان ساز
مداری که نوسانات الکتریکی با هر فرکانس دلخواه تولید می کند مدار نوسانی نامیده می شود. این مدار از دو جز واکنشی تشکیل شده است سلف ل و یک خازن ج به طور موازی با یکدیگر متصل شده اند. چنین مدار نیز مدار ال سی یا مخزن نامیده می شود.
سیگنال بازخورد از مدار مخزن به دو روش متصل می شود. روش اول گرفتن مقداری انرژی از سلف است. این را می توان با هر یک از سه راه نشان داده شده در شکل. 2 (الف), (ب) و (ج). هنگامی که یک اسیلاتور با استفاده از یک سیم پیچ قمقمه, همانطور که در شکل نشان داده شده است. 2) به عنوان یک اسیلاتور بازوسترون شناخته می شود. هنگامی که یک نوسان ساز استفاده می شود به عنوان سیم پیچ شنود گذاشته به عنوان نشان داده شده است 1(ب) و یا یک سیم پیچ تقسیم همانطور که در شکل نشان داده شده است. 2 (ج), این است که به عنوان یک اسیلاتور هارتلی اشاره. روش دوم اتصال سیگنال بازخورد استفاده از دو خازن در مدار مخزن و ضربه زدن به سیگنال بازخورد بین این دو است. این در شکل نشان داده شده است. 2 (د) همچنین نوسان ساز با استفاده از این روش نوسان ساز کلپیتس نامیده می شود.
استفاده از بازخورد مثبت منجر به تقویت کننده بازخورد می شود که دارای حلقه بسته استvبزرگتر از حلقه باز یکv. این منجر به بی ثباتی و عملکرد به عنوان یک مدار نوسانی می شود. یک مدار نوسان ساز یک سیگنال خروجی تقویت شده متغیر را در هر فرکانس دلخواه فراهم می کند.
طبقه بندی اسیلاتورهای
نوسانگرهای الکترونیکی ممکن است به طور کلی به دو دسته زیر طبقه بندی شوند.
اسیلاتورهای, که یک خروجی داشتن یک فرم موج سینوسی, اسیلاتورهای سینوسی یا هارمونیک نامیده می شوند. چنین نوسانگرهایی می توانند خروجی را در فرکانس های 20 هرتز تا گیگاهرتز فراهم کنند.
اسیلاتورهای سینوسی یا هارمونیک
اسیلاتورهای مدار تنظیم شده
این اسیلاتورها از یک مدار تنظیم شده متشکل از سلف ها (ل) و خازن ها (ج) استفاده می کنند و برای تولید سیگنال های فرکانس بالا استفاده می شوند. از این رو به عنوان اسیلاتورهای فرکانس رادیویی نیز شناخته می شوند. چنین اسیلاتورهای هارتلی و کولپیتس اسیلاتورهای و غیره هستند.
اسیلاتورهای بتن مسلح
این اسیلاتورها از مقاومت ها و خازن ها استفاده می کنند و برای تولید سیگنال های فرکانس پایین یا صوتی استفاده می شوند. از این رو به عنوان اسیلاتورهای فرکانس صوتی نیز شناخته می شوند. چنین اسیلاتورهایی اسیلاتورهای تغییر فاز و وین پل هستند.
اسیلاتورهای کریستال
این اسیلاتورها از بلورهای کوارتز استفاده می کنند و برای تولید سیگنال خروجی بسیار تثبیت شده با فرکانس های حداکثر 10 مگاهرتز استفاده می شوند. اسیلاتور پیرس نمونه ای از یک اسیلاتور کریستال است.
نوسانگرهای مقاومت منفی
این اسیلاتورها از ویژگی مقاومت منفی دستگاه هایی مانند دیودهای تونلی استفاده می کنند. نوسان ساز دیود تنظیم شده نمونه ای از نوسان ساز مقاومت منفی است.
اسیلاتورهای غیر سینوسی یا ریلکسیشن
اسیلاتورهایی که خروجی را با شکل موج مربعی یا مستطیلی یا اره ای فراهم می کنند اسیلاتورهای غیر سینوسی یا ریلکسیشن نامیده می شوند. چنین نوسانگرهایی می توانند خروجی را در فرکانس های صفر تا 20 مگاهرتز فراهم کنند.
عوامل موثر بر پایداری نوسان ساز
ثبات فرکانس یک نوسان ساز اندازه گیری توانایی خود را برای حفظ یک فرکانس ثابت است, بیش از یک فاصله زمانی طولانی. با این حال, پیدا شده است اگر یک اسیلاتور در یک فرکانس خاص تنظیم شود, برای مدت طولانی حفظ نمی کند. علت تغییر در فرکانس نوسان یا عوامل موثر بر پایداری نوسان ساز به شرح زیر است.
نقطه عملیاتی
نقطه عملکرد دستگاه فعال یعنی ترانزیستور دوقطبی به گونه ای انتخاب می شود که عملکرد دستگاه غیرخطی باشد و مقادیر پارامترهای دستگاه را تغییر دهد که به نوبه خود بر پایداری فرکانس نوسان ساز تاثیر می گذارد.
اجزای مدار
مقادیر اجزای مدار (یعنی مقاومت, سلف ها و خازن ها) با تغییر دما تغییر می کند. با توجه به اینکه چنین تغییراتی به کندی اتفاق میافتد باعث تغییر در فرکانس نوسانگر نیز میشود.
ولتاژ تغذیه
تغییرات در ولتاژ تغذیه دی سی اعمال شده به دستگاه فعال, تغییر فرکانس نوسان ساز. با استفاده از منبع تغذیه بسیار تنظیم شده می توان از این مشکل جلوگیری کرد
بار خروجی
تغییر در بار خروجی ممکن است باعث تغییر در ضریب کیو مدار مخزن شود و در نتیجه باعث تغییر در فرکانس خروجی نوسان ساز شود.
ظرفیت های بین عناصر
هر گونه تغییر-در خازن بین عنصر از یک ترانزیستور (به خصوص خازن جمع به امیتر), باعث تغییرات در فرکانس نوسان ساز و در نتیجه ثبات فرکانس تاثیر می گذارد.
ظرفیت های ولگرد
خازن های ولگرد نیز بر ثبات مکرر یک نوسان ساز تاثیر می گذارد. اثر تغییرات در خازن های بین عنصر را می توان با قرار دادن یک خازن اضافی در سراسر عناصر مربوطه خنثی کرد. با این وجود جلوگیری از اثر خازن های ولگرد دشوار است.
