LC-oscillatorer.
LC-oscillator er en type oscillator, hvor et LC-tankcirkel (induktor-kondensator) anvendes til at give den nødvendige positive feedback til opretholdelse af svingningerne. LC-tankkredsen betegnes også som LC-resonanskreds eller LC-afstemt kredsløb. Ifølge Barkhausen-kriteriet for vedvarende svingninger vil et kredsløb kun opretholde stabile svingninger ved frekvenser, hvor systemets sløjfeforstærkning er lig med eller større end 1, og hvor faseforskydningen mellem input og output er 0 eller et helt multiplum af 2π. LC-oscillatorer kan realiseres ved hjælp af BJT, FET, MOSFET, opamp osv. Typiske anvendelser af LC-oscillatorer omfatter RF-signalgeneratorer, frekvensblandere, tunere, sinusgeneratorer, RF-modulatorer osv. Før vi går i detaljer med LC-oscillatorer, skal vi se på LC-tank-kredsløbet.
LC-tank-kredsløbet.
Selv om det oprindelige tank-kredsløb betyder en kondensator og en induktor, der er parallelforbundet, er kontakten og en spændingskilde inkluderet i kredsløbet for at lette forklaringen. I første omgang antages det, at afbryderen S er i position 1. Kondensatoren vil blive opladet til en spænding V, som er spændingskilden. Antag, at kontakten flyttes til position 2 som vist i nedenstående figur.
Kondensatoren C vil begynde at aflade gennem spolen L. Spændingen over kondensatoren vil begynde at falde, og strømmen gennem spolen begynder at stige. Den stigende strøm skaber et elektromagnetisk felt omkring spolen, og når kondensatoren er helt afladet, vil den elektrostatiske energi, der er lagret i kondensatoren, blive overført fuldt ud til spolen som et elektromagnetisk felt. Da der ikke er mere energi i kondensatoren til at opretholde strømmen gennem spolen, begynder feltet omkring spolen at falde, og strømmen gennem spolen har tendens til at falde. På grund af elektromagnetisk induktion vil spolen generere en modspænding svarende til L(di/dt) for at modvirke ændringen i strømmen. Denne modspænding vil begynde at oplade kondensatoren igen.
Når kondensatoren er fuldt opladet, vil den energi, der tidligere var lagret i spolen som elektromagnetisk felt, blive flyttet til kondensatoren som elektrostatisk felt. Derefter begynder kondensatoren at aflade igen, og cyklussen gentages. Denne cykliske overførsel af energi mellem kondensator og induktor er årsagen til, at der opstår svingninger i tankens kredsløb.
Hvis der anvendes en ideel kondensator og en ideel induktor, vil disse svingninger vare ved indtil tidens afslutning. Men i det praktiske tilfælde vil induktoren have en vis ohmsk modstand, og kondensatoren vil have en vis mængde lækage. Disse ufuldkommenheder vil spilde en vis mængde energi mellem cyklusserne, hvilket resulterer i et tab af amplitude trin for trin, og til sidst vil svingningerne dø ud. Dette gradvise fald i amplituden, som fører til en svingnings død, kaldes dæmpning. De svingninger, der produceres i et dæmpet LC-tankekredsløb, vil se ud som vist i nedenstående figur.
I en praktisk LC-oscillator skal der ud over Barkahusen-kriteriet være nogle midler til at kompensere for den energi, der går tabt i tankekredsløbet. Anvendelse af aktive elementer som BJT, FET, opamp osv. i LC-oscillatoren er en måde til at opfylde alle disse krav. Det aktive element i et LC-oscillatorkredsløb har tre væsentlige opgaver.
- Afgive den nødvendige forstærkning.
- Hjælpe med at opnå de nødvendige positive feedbackforhold.
- Kompensere for den energi, der går tabt i tankkredsløbet.
LC-oscillatorer og typer.
Tuned collector oscillator.
Tuned collector oscillator kan siges at være den grundlæggende type af LC-oscillatorer. Her er en transformer og en kondensator parallelforbundet på tværs af oscillatorens kollektorkredsløb. Transformatorens og kondensatorens primærkreds udgør det væsentlige tankkredsløb. Transformatorens sekundærdel sender en del af de svingninger, der produceres i tankkredsløbet, tilbage til transistorens base. Kredsløbsdiagrammet for en typisk tunet kollektoroscillator er vist i nedenstående figur.
Tunet baseoscillator.
Tunet baseoscillator er en slags LC-transistoroscillator, hvor det tunede kredsløb er placeret mellem transistorens base og jord. Den primære spole af en transformer og en kondensator udgør det afstemte kredsløb. Transformatorens sekundærspole anvendes til feedback. Kredsløbsdiagrammet for en afstemt basisoscillator er vist i nedenstående figur.
Hartleyoscillator.
Colpitts oscillator.
Clapp-oscillator.
