LC oscillatoren.
LC oscillator is een type oscillator waarbij een LC (inductor-capaciteit) tankcircuit wordt gebruikt voor het geven van de vereiste positieve terugkoppeling voor het in stand houden van de oscillaties. De LC tank kring wordt ook wel LC resonantiekring of LC afgestemde kring genoemd. Volgens het Barkhausen criterium voor aanhoudende oscillaties zal een kring alleen stabiele oscillaties aanhouden bij frequenties waarbij de lusversterking van het systeem gelijk is aan of groter is dan 1 en de faseverschuiving tussen ingang en uitgang 0 is of een integraal veelvoud van 2π. LC oscillatoren kunnen worden gemaakt met BJT, FET, MOSFET, opamp enz. Typische toepassingen van LC oscillatoren zijn RF signaal generatoren, frequentie mixers, tuners, sinus generatoren, RF modulatoren enz. Voordat we in detail ingaan op de LC oscillatoren, laten we eerst de LC tank schakeling bekijken.
LC tank schakeling.
Hoewel de oorspronkelijke tank schakeling bestaat uit een parallel geschakelde condensator en spoel, zijn voor het gemak de schakelaar en een spanningsbron in de schakeling opgenomen. Aanvankelijk wordt aangenomen dat de schakelaar S in stand 1 staat. De condensator zal worden opgeladen tot een spanning V die de spanningsbron is. Veronderstel dat de schakelaar in stand 2 wordt gezet, zoals in de onderstaande figuur is aangegeven.
De condensator C begint zich te ontladen via spoel L. De spanning over de condensator begint af te nemen en de stroom door de spoel begint toe te nemen. De toenemende stroom creëert een elektromagnetisch veld rond de spoel en wanneer de condensator volledig ontladen is, zal de elektrostatische energie opgeslagen in de condensator volledig overgedragen worden aan de spoel in de vorm van een elektromagnetisch veld. Nu er geen energie meer in de condensator zit om de stroom door de spoel in stand te houden, begint het veld rond de spoel te dalen en heeft de stroom door de spoel de neiging af te nemen. Ten gevolge van elektromagnetische inductie zal de spoel een tegengesteld emf genereren gelijk aan L(di/dt) om de verandering in stroom tegen te gaan. Deze tegenemf zal de condensator weer gaan opladen.
Wanneer de condensator volledig is opgeladen, zal de energie die eens in de spoel was opgeslagen als elektro-magnetisch veld, worden verplaatst naar de condensator als elektrostatisch veld. Dan begint de condensator weer te ontladen en de cyclus wordt herhaald. Deze cyclische overdracht van energie tussen de condensator en de spoel is de reden achter het ontstaan van oscillaties in de tankkring.
Als een ideale condensator en spoel worden gebruikt, zullen deze oscillaties aanhouden tot het einde van de tijd. Maar in de praktijk zal de spoel een ohmse weerstand hebben en zal de condensator een zekere mate van lekkage vertonen. Deze onvolkomenheden zullen tussen de cycli door enige hoeveelheid energie verspillen, waardoor de amplitude stap voor stap zal afnemen en de oscillaties uiteindelijk zullen uitsterven. Dit geleidelijke verlies in amplitude, dat tot het afsterven van een oscillatie leidt, wordt demping genoemd. De oscillaties in een gedempte LC tank kring zien er uit als in onderstaande figuur.
In een praktische LC oscillator moet er naast het Barkahusen criterium ook een manier zijn om de energie die in de tank kring verloren gaat te compenseren. Toepassing van actieve elementen zoals BJT, FET, opamp enz. in de LC oscillator is een manier om aan al deze eisen te voldoen. Het actieve element in een LC oscillator kring heeft drie essentiële taken.
- De noodzakelijke versterking geven.
- Helpen bij het bereiken van de vereiste positieve terugkoppelingscondities.
- De in de tank kring verloren energie compenseren.
LC oscillatoren en typen.
Tuned collector oscillator.
Tuned collector oscillator kan worden gezegd dat dit het basistype van LC oscillatoren is. Hier zijn een transformator en een condensator parallel geschakeld over de collector kring van de oscillator. De primaire van de transformator en de condensator vormen de essentiële tank kring. De secundaire van de transformator voert een fractie van de in de tankkring geproduceerde oscillaties terug naar de basis van de transistor. Het schakelschema van een typische afgestemde collectoroscillator is weergegeven in de onderstaande figuur.
afgestemde basisoscillator.
afgestemde basisoscillator is een soort LC-transistoroscillator waarbij de afgestemde kring is geplaatst tussen de basis en de massa van de transistor. De primaire spoel van een transformator en een condensator vormen de afgestemde kring. De secundaire spoel van de transformator wordt gebruikt voor de terugkoppeling. Het schakelschema van een afgestemde basisoscillator is gegeven in de onderstaande figuur.
Hartley-oscillator.
Colpitts oscilllator.
Clapp oscillator.
