LC-oscillatorer.
LC-oscillatorn är en typ av oscillator där en LC-tankkrets (induktanskondensator) används för att ge den positiva återkoppling som krävs för att upprätthålla svängningarna. LC-tankkretsen kallas också LC-resonanskrets eller LC-avstämd krets. Enligt Barkhausens kriterium för uthålliga svängningar kommer en krets att upprätthålla stabila svängningar endast för frekvenser där systemets kretsförstärkning är lika med eller större än 1 och fasförskjutningen mellan ingång och utgång är 0 eller en helhetsmultipel av 2π. LC-oscillatorer kan realiseras med hjälp av BJT, FET, MOSFET, opamp osv. Typiska tillämpningar av LC-oscillatorer är RF-signalgeneratorer, frekvensblandare, tuners, sinusgeneratorer, RF-modulatorer osv. Innan vi går in på LC-oscillatorer i detalj ska vi ta en titt på LC-tankkretsen.
LC-tankkrets.
Även om den ursprungliga tankkretsen innebär en kondensator och en induktans som är parallellkopplade ingår strömbrytaren och en spänningskälla i kretsen för att underlätta förklaringen. Inledningsvis antas strömbrytaren S vara i läge 1. Kondensatorn kommer att laddas till en spänning V som är spänningskällan. Antag att strömbrytaren flyttas till läge 2 enligt figuren nedan.
Kondensatorn C börjar urladdas genom induktorn L. Spänningen över kondensatorn börjar minska och strömmen genom induktorn börjar öka. Den ökande strömmen skapar ett elektromagnetiskt fält runt spolen och när kondensatorn är helt urladdad kommer den elektrostatiska energi som finns lagrad i kondensatorn att helt överföras till spolen som ett elektromagnetiskt fält. När kondensatorn inte längre innehåller någon energi som kan upprätthålla strömmen genom spolen börjar fältet runt spolen att minska och strömmen genom spolen tenderar att minska. På grund av elektromagnetisk induktion kommer induktorn att generera en motspänning som är lika med L(di/dt) för att motverka förändringen i strömmen. Denna motspänning kommer att börja ladda kondensatorn igen.
När kondensatorn är fulladdad kommer den energi som en gång lagrats i induktorn som elektromagnetiskt fält att flyttas till kondensatorn som elektrostatiskt fält. Därefter börjar kondensatorn ladda igen och cykeln upprepas. Denna cykliska överföring av energi mellan kondensatorn och induktorn är orsaken till att det uppstår svängningar i tankens krets.
Om en ideal kondensator och en ideal induktor används kommer dessa svängningar att bestå till slutet av tiden. Men i det praktiska fallet kommer induktorn att ha ett visst ohmsk motstånd och kondensatorn kommer att ha ett visst läckage. Dessa brister kommer att slösa bort en viss mängd energi mellan cyklerna, vilket leder till att amplituden minskar steg för steg och till slut kommer svängningarna att dö ut. Denna gradvisa minskning av amplituden som leder till att en svängning dör kallas dämpning. De svängningar som produceras i en dämpad LC-tank-krets kommer att se ut som i figuren nedan.
I en praktisk LC-oscillator måste det, förutom Barkahusen-kriteriet, finnas något sätt att kompensera för den energi som går förlorad i tank-kretsen. Tillämpning av aktiva element som BJT, FET, opamp etc. i LC-oscillatorn är ett sätt att uppfylla alla dessa krav. Det aktiva elementet i en LC-oscillatorkrets har tre viktiga uppgifter.
- För att ge nödvändig förstärkning.
- Hjälpa till att uppnå de nödvändiga positiva återkopplingsförhållandena.
- Kompensera för den energi som går förlorad i tankkretsen.
LC-oscillatorer och typer.
Strimmad kollektorsoscillator.
Strimmad kollektorsoscillator kan sägas vara grundtypen av LC-oscillatorer. Här är en transformator och en kondensator parallellkopplade över oscillatorns kollektorkrets. Transformatorns och kondensatorns primär utgör den väsentliga tankkretsen. Transformatorns sekundär leder tillbaka en del av de svängningar som produceras i tankkretsen till transistorens bas. Kretsschemat för en typisk avstämd kollektoroscillator visas i figuren nedan.
Avstämd basoscillator.
Avstämd basoscillator är en typ av LC-transistoroscillator där den avstämda kretsen är placerad mellan transistorns bas och jord. Den primära spolen i en transformator och en kondensator bildar den avstämda kretsen. Transformatorns sekundärspole används för återkoppling. Kretsschemat för en oscillator med avstämd bas visas i figuren nedan.
Hartley-oscillator.
Colpittsoscilllator.
Clapp-oscillator.
