LC-oskillaattorit.
LC-oskillaattori on oskillaattorityyppi, jossa LC-säiliöpiiriä (induktori-kondensaattoripiiriä) käytetään värähtelyjen ylläpitämiseen tarvittavan positiivisen takaisinkytkennän antamiseen. LC-säiliöpiiriä kutsutaan myös LC-resonanssipiiriksi tai LC-viritetyiksi piireiksi. Barkhausenin kestävää värähtelyä koskevan kriteerin mukaan piiri ylläpitää stabiilia värähtelyä vain sellaisilla taajuuksilla, joilla järjestelmän silmukkavahvistus on yhtä suuri tai suurempi kuin 1 ja tulon ja lähdön välinen vaihesiirtymä on 0 tai 2π:n kokonaiskerta. LC-oskillaattorit voidaan toteuttaa käyttämällä BJT, FET, MOSFET, opamp jne. LC-oskillaattoreiden tyypillisiä sovelluksia ovat RF-signaaligeneraattorit, taajuussekoittimet, virittimet, siniaaltogeneraattorit, RF-modulaattorit jne. Ennen kuin paneudutaan LC-oskillaattoreihin yksityiskohtaisesti, tarkastellaan LC-säiliöpiiriä.
LC-säiliöpiiri.
Vaikka alkuperäinen säiliöpiiri tarkoittaa kondensaattoria ja induktoria, jotka on kytketty rinnakkain, kytkin ja jännitelähde on sisällytetty piiriin selityksen helpottamiseksi. Aluksi kytkimen S oletetaan olevan asennossa 1. Kondensaattori ladataan jännitteeseen V, joka on jännitelähde. Oletetaan, että kytkin siirretään asentoon 2 alla olevan kuvan mukaisesti.
Kondensaattori C alkaa purkautua induktorin L kautta. Kondensaattorin yli oleva jännite alkaa laskea ja induktorin läpi kulkeva virta alkaa kasvaa. Kasvava virta luo sähkömagneettisen kentän kelan ympärille, ja kun kondensaattori on täysin purkautunut, kondensaattoriin varastoitunut sähköstaattinen energia siirtyy kokonaan kelan sisään sähkömagneettisena kenttänä. Koska kondensaattorissa ei ole enää energiaa, joka ylläpitäisi kelan läpi kulkevaa virtaa, kelan ympärillä oleva kenttä alkaa laskea ja kelan läpi kulkeva virta pyrkii pienenemään. Sähkömagneettisesta induktiosta johtuen induktori synnyttää L(di/dt):n suuruisen vastavoiman vastapainoksi virran muutokselle. Kun kondensaattori on täyteen ladattu, induktoriin sähkömagneettisena kenttänä varastoitunut energia siirtyy kondensaattoriin sähköstaattisena kenttänä. Sitten kondensaattori alkaa jälleen purkautua ja sykli toistuu. Tämä energian syklinen siirtyminen kondensaattorin ja induktorin välillä on syynä värähtelyjen syntymiseen säiliöpiirissä.
Jos käytetään ideaalista kondensaattoria ja induktoria, nämä värähtelyt jatkuvat ajan loppuun asti. Mutta käytännön tapauksessa induktorilla on jonkin verran ohmista vastusta ja kondensaattorilla jonkin verran vuotoa. Nämä epätäydellisyydet hukkaavat jonkin verran energiaa syklien välillä, mikä johtaa amplitudin menetykseen askel askeleelta, ja lopulta värähtelyt sammuvat. Tätä amplitudin asteittaista heikkenemistä, joka johtaa värähtelyn kuolemaan, kutsutaan vaimennukseksi. Vaimennetussa LC-säiliöpiirissä syntyvät värähtelyt näyttävät seuraavassa kuvassa esitetyn kaltaisilta.
Käytännöllisessä LC-oskillaattorissa on Barkahusenin kriteerin lisäksi oltava jokin keino kompensoida säiliöpiirissä menetettyä energiaa. Aktiivisten elementtien, kuten BJT:n, FET:n, opamppien jne. käyttö LC-oskillaattorissa on keino täyttää kaikki nämä vaatimukset. LC-oskillaattoripiirin aktiivisella elementillä on kolme olennaista tehtävää.
- Tarvittavan vahvistuksen antaminen.
- Apua vaadittujen positiivisen takaisinkytkennän olosuhteiden saavuttamisessa.
- Kompensoida säiliöpiirissä menetetty energia.
LC-oskillaattorit ja tyypit.
Viritetty kollektorioskillaattori.
Viritetyn kollektorioskillaattorin voidaan sanoa olevan LC-oskillaattoreiden perustyyppi. Tässä muuntaja ja kondensaattori kytketään rinnakkain oskillaattorin kollektoripiirin yli. Muuntajan ja kondensaattorin primääri muodostaa olennaisen säiliöpiirin. Muuntajan toisio syöttää osan säiliöpiirissä tuotetuista värähtelyistä takaisin transistorin pohjaan. Tyypillisen viritetyn kollektorioskillaattorin piirikaavio on esitetty alla olevassa kuvassa.
viritetyn pohjaoskillaattorin virtapiiri.
Viritetty pohjaoskillaattori on eräänlainen LC-transistorioskillaattori, jossa viritetty virtapiiri on sijoitettu transistorin pohjan ja maan väliin. Muuntajan ensiökäämi ja kondensaattori muodostavat viritetyn piirin. Muuntajan toisiokäämiä käytetään takaisinkytkentään. Viritetyn perusoskillaattorin piirikaavio on esitetty alla olevassa kuvassa.
Hartley-oskillaattori.
Colpitts-oskillaattori.
Clapp-oskillaattori.
