Obecně je oscilátor elektronické zařízení používané ke změně stejnosměrné energie na střídavou energii s vysokou frekvencí, kde se frekvence pohybuje od Hz do několika MHz. Oscilátor nepotřebuje žádný vnější zdroj signálu, jako zesilovač. Obvykle, oscilátory jsou k dispozici ve dvou typech sinusový a nesinusový. Oscilace generované sinusovými oscilátory jsou sinusové vlny vytvořené na stabilní frekvenci a amplitudě, zatímco oscilace generované nesinusovými oscilátory jsou komplexní tvary vln, jako jsou trojúhelníkové, čtvercové a pilové. Tento článek tedy pojednává o přehledu tranzistoru jako oscilátoru resp tranzistorový oscilátor – práce s aplikacemi.
Definujte tranzistorový oscilátor
Když tranzistor funguje jako oscilátor se správnou kladnou zpětnou vazbou, pak se nazývá tranzistorový oscilátor. Tento oscilátor nepřetržitě generuje netlumené oscilace pro jakoukoli požadovanou frekvenci, pokud jsou k němu správně připojeny obvody nádrže a zpětné vazby.
Schéma obvodu tranzistorového oscilátoru
Schéma zapojení tranzistorového oscilátoru je uvedeno níže. Pomocí tohoto obvodu můžeme jednoduše vysvětlit, jak využít tranzistor jako oscilátor. Tento obvod je rozdělen do tří částí, jak je uvedeno níže.
Okruh nádrže
Obvod nádrže generuje oscilace, které se mění s tranzistorem a generuje zesílený výstup na straně kolektoru.
Obvod zesilovače
Tento obvod se používá k zesílení drobných sinusových oscilací dostupných v obvodu báze-emitor a výstup je produkován v zesílené formě.
Obvod zpětné vazby
Zpětnovazební obvod je velmi významnou částí v tomto obvodu, protože pro zesilovač vyžaduje určitou energii k zesílení v obvodu nádrže. Takže energie kolektorového obvodu je přiváděna zpět do základního obvodu pomocí jevu vzájemné indukce. Při použití tohoto obvodu se energie vrací zpět z výstupu na vstup.
Práce tranzistoru jako oscilátoru
Ve výše uvedeném obvodu tranzistorového oscilátoru je tranzistor použit jako obvod CE (společný emitor), kde je emitor společný pro oba terminály báze a kolektoru. Mezi vstupní svorky emitoru a základny je zapojen okruh nádrže. V obvodu nádrže jsou induktor a kondenzátor paralelně zapojeny, aby generovaly oscilace v obvodu.
Kvůli oscilacím napětí a náboje v okruhu nádrže tok proudu na svorce báze kolísá, takže dopředné předpětí proudu báze se periodicky mění a potom se periodicky mění také kolektorový proud.
LC oscilace jsou sinusové povahy, takže základní i kolektorový proud se sinusově mění. Jak je znázorněno na diagramu, pokud se proud na svorce kolektoru sinusově mění, lze dosažené výstupní napětí jednoduše zapsat jako Ic RL. Tento výstup je považován za sinusový výstup.
Jakmile nakreslíme graf mezi časem a výstupním napětím, bude křivka sinusová. Abychom mohli nepřetržitě oscilovat v okruhu nádrže, potřebujeme určitou energii. Ale v tomto obvodu není k dispozici žádný stejnosměrný zdroj ani baterie.
Takže jsme propojili L1 a L2 induktory v okruhu kolektoru a základny pomocí tyče z měkkého železa. Takže tato tyč spojí induktor L2 s induktorem L1 díky své vzájemné indukci. Část energie v kolektorovém obvodu bude připojena k základní straně obvodu. Takto je oscilace v okruhu nádrže udržována a nepřetržitě zesilována.
Podmínky oscilace
Obvod tranzistorového oscilátoru musí odpovídat následujícímu
- Fázový posun smyčky by měl být 0 a 360 stupňů.
- Zesílení smyčky musí být >1.
- Pokud je preferovaným výstupem sinusový signál, pak zisk smyčky > 1 rychle způsobí saturaci o/p na obou vrcholech tvaru vlny a generuje nepřijatelné zkreslení.
- Pokud je zisk zesilovače >100, pak to způsobí, že oscilátor omezí oba vrcholy tvaru vlny. Pro splnění výše uvedených podmínek by obvod oscilátoru měl obsahovat nějaký typ zesilovače a také část jeho výstupu, která by měla být přivedena zpět na vstup. K překonání ztrát ve vstupním obvodu využíváme zpětnovazební obvod. Pokud je zesílení zesilovače <1, pak obvod oscilátoru nebude oscilovat a pokud je > 1, obvod bude oscilovat a generovat zkreslené signály.
Typy tranzistorových oscilátorů
K dispozici jsou různé druhy oscilátorů, ale každý z nich má stejnou funkci. Vytvářejí tedy nepřetržitý netlumený výstup. Mění se však v dodávání energie do oscilačního obvodu nebo obvodu nádrže, aby splnily frekvenční rozsahy a také ztráty, při kterých jsou využívány.
Tranzistorové oscilátory, které používají LC obvody jako své oscilační nebo tankové obvody, jsou extrémně oblíbené pro vytváření vysokofrekvenčních výstupů. Různé typy tranzistorových oscilátorů jsou diskutovány níže.
Hartley oscilátor
Hartleyův oscilátor je jeden druh elektronického oscilátoru, který se používá k určení frekvence oscilací pomocí laděného obvodu. Hlavním rysem tohoto oscilátoru je, že laděný obvod obsahuje jeden kondenzátor zapojený paralelně přes dva induktory v sérii a zpětnovazební signál potřebný pro oscilaci je získáván ze středového spojení dvou induktorů. Hartley oscilátor je vhodný pro oscilace v RF rozsahu do 30MHz. Chcete-li se dozvědět více o tomto oscilátoru, klikněte zde – Hartleyho oscilátor.
Krystalový oscilátor
Transistorový krystalový oscilátor je použitelný v různých oblastech elektroniky i rádia. Tyto typy oscilátorů hrají klíčovou roli při poskytování levného signálu CLK pro použití v logických nebo digitálních obvodech. V jiných příkladech může být tento oscilátor použit pro poskytování konstantního a přesného zdroje RF signálu. Takže tyto oscilátory často používají radioamatéři nebo radioamatéři v obvodech rádiových vysílačů, kdekoli mohou být nejúčinnější. Chcete-li se dozvědět více o tomto oscilátoru, klikněte zde – krystalový oscilátor.
Colpittův oscilátor
Colpittsův oscilátor je zcela opačný než Hartley Oscillator, kromě toho, že induktory a kondenzátory jsou vzájemně nahrazeny v okruhu nádrže. Hlavní výhodou tohoto druhu oscilátoru je to, že menší vzájemná a vlastní indukčnost v obvodu nádrže zlepšuje frekvenční stabilita oscilátoru. Tento oscilátor generuje velmi vysoké frekvence na základě sinusových signálů. Tyto oscilátory mají vysokofrekvenční stabilitu a snesou nízké i vysoké teploty. Chcete-li se dozvědět více o tomto oscilátoru, klikněte zde – Colpittův oscilátor
Oscilátor Wien Bridge
Wien bridge oscilátor je audiofrekvenční oscilátor, který je často používán díky svým významným vlastnostem. Tento typ oscilátoru je prostý kolísání ani okolní teploty obvodu. Hlavní výhodou tohoto typu oscilátoru je změna frekvence z rozsahu 10Hz na 1MHz. Takže tento obvod oscilátoru poskytuje dobrou stabilitu frekvence. Chcete-li se dozvědět více o tomto oscilátoru, klikněte zde – Oscilátor vídeňského můstku.
Oscilátor fázového posunu
RC oscilátor fázového posunu je jedním z druhů oscilátorů všude tam, kde se používá jednoduchá RC síť k zajištění potřebného fázového posunu směrem k signálu zpětné vazby. Podobně jako Hartley & Colpitts oscilátor, tento oscilátor využívá LC síť k poskytnutí požadované kladné zpětné vazby. Tento oscilátor má vynikající frekvenční stabilitu a generuje čisté sinusové vlny v širokém rozsahu zátěží. Chcete-li se dozvědět více o tomto oscilátoru, klikněte zde – RC oscilátor fázového posuvu
Frekvenční rozsahy různých tranzistorových oscilátorů jsou:
- vídeňský most (1Hz až 1MHz),
- oscilátor fázového posunu (1Hz až 10MHz),
- Hartleyho oscilátor (10kHz až 100MHz),
- Colpitts (10 kHz až 100 MHz) a
- záporný odporový oscilátor >100MHz
Tranzistorový oscilátor využívající rezonanční obvod
Tranzistorový oscilátor využívající rezonanční obvod obsahující induktor a kondenzátor v sérii bude generovat frekvenční oscilace. Pokud je induktor zdvojnásoben a kondenzátor se změní na 4C, pak je frekvence dána
Výše uvedené frekvenční vyjádření se používá pro frekvenci oscilací LC v rámci sériového LC obvodu. Poté, nalezení dvou frekvencí, jako je poměr f1 a f2, a nahrazení změn v hodnotách indukčnosti a kapacity, lze frekvenci „f2“ nalézt ve smyslu „f1“.
Poměr dvou frekvencí (f1&f2).
Zde se „L“ zdvojnásobí a „C“ se změní na 4C
Dosadíme tyto hodnoty do výše uvedené rovnice, pak můžeme dostat
Pokud najdeme frekvenci „f2“ z hlediska frekvence „f1“, můžeme získat následující rovnici 
Aplikace
The aplikace tranzistoru jako oscilátoru zahrnout následující.
- Tranzistorový oscilátor se používá ke generování konstantních netlumených oscilací pro jakoukoli požadovanou frekvenci, pokud jsou k němu správně připojeny oscilační a zpětnovazební obvody.
- Vídeňský můstkový oscilátor se velmi používá při testování zvuku, testování zkreslení výkonových zesilovačů a také se používá pro buzení střídavého můstku.
- Hartleyův oscilátor se používá v rádiových přijímačích.
- Colpittův oscilátor se používá ke generování sinusových výstupních signálů s extrémně vysokými frekvencemi.
- Ty jsou široce používány v přístrojích, počítačích, modemech, digitálních systémech, námořních lodích, v systémech s fázovým závěsem, senzorech, diskových jednotkách a telekomunikacích.
Tak, to je všechno o přehled tranzistorů oscilátory – typy a jejich aplikace. Zde je pro vás otázka, jakou funkci má oscilátor?
