2012/2013

: 25.02.2013. : 2: II-1, . : 2, . :5 .: 47. 48. : : : , : , , . :

:

: , : : (5 ):: ,

(35 .):

Oscilatori

Elektronski oscilatorje elektronsko kolo koje proizvodi elektronski signal koji se ponavlja u vremenu i to u vidu sinusne funkcije ili pravougaone povorke. Oscilator niskih uestanosti (LFO) je elektronski oscilator koji generie AC oblik signala na frekvencijama ispoh 20 Hz. Ovaj termin se obino koristi u oblasti audio ureaja za sintezu da bi se razlikovali od audio frekvencijskih oscilatora. Oscilatori koji su dizajnirani da proizvode na izlazu visoke AC napone od DC na ulazu se uobiajeno zovu invertori. Generatori linijskog oblika koji prizvode isti sinusoidalni oblik konstantne amplitude i frekvencije zovu se oscilatori.

Konstrukcija i uslov oscilovanjaOscilatori se sastoje iz tri dela:pojaavaa, dela za odreivanje frekvencije i mreepovratne sprege. Deo za odreivanje frekvencije je jezgro oscilatora gdje se generie odreena frekvencija koja se zove rezonantna frekvencija.

Oscilatori se prave od LC kola (kola koje se sastoji od kalema i kondenzatora) ili od RC kola (kola koje se sastoji od otpornika i kondenzatora) pa otuda i jedna od podela oscilatora na: LC i RC oscilatore

RC oscilatoriPostoje tri vrste RC oscilatora i to: Vinov osilator, dvojni T-oscilator i oscilator sa faznim pomakom.

Vinov oscilatorVinov oscilator se sastoji iz 2 RC kola, jednog gdje su R i C redno vezani i drugog, gdje su R i C paralelno vezani. Vinov oscilator ima veliku upotrebu u generatorima zvunih signala, jer se lako moe podeavati koristeivarijabilni kondenzatorilipotenciometar(koji je lake postii od varijabilnog kondenzatora potrebnog za generisanje na malim frekvencijama). Amplituda izlaznog signala zavisi od toga koliko je pojaanje AB vee od 1; za preveliko pojaanje se javlja zasienje. Da bi se ovo sprijeilo, vee se mrea sazener diodom.

Amplituda elektrinih oscilatora tei porastu sve dok se ne dostignu ogranienja pojaavaa, to dovodi do visokih harmonijskih izoblienja, koja su esto nepoeljna. Dok su se nekad za stabilizaciju amplitude Vinovog oscilatora koristile uarenesijalice(postavljene u povratnoj sprezi oscilatora da ogranie pojaava), danas se umjesto njih koriste efekat polja tranzistora ifotoelije. Jo jedan nain stabilizacije amplitude je korienje nelinearnih elemenata, kao sto su diode, za modifikovanje otpornosti negativne povratne sprege. Frekvencija oscilovanja Vinovog oscilatora je:

Oscilator sa faznim pomakomOscilator sa faznim pomakom se sastoji iz invertujueg pojaavaa i filtra koji pomjera fazu za 180 stepeni na frekvenciji oscilovanja. Filtar mora biti takav da na frekvencijama ispod i iznad frekvencije oscilovanja, signal je pomjeren za manje ili vie od 180 stepeni. Najee se ovakav filtar dobija koristei 3 kaskadna otpornik-kondenzator filtra, koji nemaju faznog pomaka na jednom kraju frekvencijske skale, i koji imaju fazni pomak od 270 stepeni na drugom kraju. Na frekvenciji oscilovanja, svaki stvara fazni pomak od po 60 stepeni, tj. cijelo kolo filtra 180 stepeni.

Jedna od najjednostavnijih izrada ovog tipa oscilatora koristi operacioni pojaava, 3 kondenzatora i 4 otpornika, kao sto se vidi na dijagramu. Odreivanje frekvencije i kriterijuma oscilovanja je matematiki jako sloeno. To je pojednostavljeno postavljanjem svih otpornika (osim otpornika povratne sprege) i svih kondenzatora na istu vrijednost. U dijagramu,ako je R1=R2=R3=R i C1=C2=C3=C, onda:

oscilator sa faznim pomakom

LC oscilatoriOvi oscilatori imaju vei operacioni opseg nego RC oscilatori koji su stabilni do 1 MHz. Takoe, male vrijednosti R i C kod RC oscilatora mogu biti nepraktine za realizaciju. LC oscilatori su: Kolpicov (Colpitts), Hartlejev (Hartley), Klapov (Clapp) i Armstrongov (Armstrong).

Kolpicov oscilatorKolpicov oscilator je nazvan tako po svom pronalazau Edvinu H. Kolpicu.

Figure 1: Kolpicov oscilator sa zajednikom bazom

2 kondenzatora i 1 kalem odreuju frekvenciju oscilovanja. Povratna sprega koja je potrebna za oscilovanje se realizuje preko naponskog djelitelja kojeg prave 2 kondenzatora.

Frekvencija oscilovanja: Idealna frekvencija oscilovanja za kola sa slika 1 i 2 je data jednainom:

gdje redna veza C1 i C2 prave efektivnu kapacitivnost LC kola. Realna kola e oscilovati sa malo niom frekvencijom.

Hartlejev oscilator

Sematski dijagram

Hartlejev oscilator je LC elektrino kolo koje stvara povratnu spregu preko paralelne veze L i C. Hartlejev oscilator je u osnovi bilo koja konfiguracija koja koristi par redno vezanih kalemova i 1 kondenzator. Slian je Kolpicovom oscilatoru s tim da se ovdje djelitelj napona realizuje preko 2 kalema.

Dobre strane su da se frekvencija moe mijenjati koristei varijabilni kondenzator i da izlazna amplituda ostaje konstantna u frekvencijskom opsegu, a loa strana je da se javlja meuinduktivnost izmeu kalemova koja uzrokuje neeljene frekvencije oscilovanja. Ovaj oscilator se koristi u svim opsezima emitovanja ukljuujui FM 88-108 MHz. Hartlejev oscilator moe imati nekoliko LC veza koje uzrokuju pojavu lanih frekvencija oscilovanja, pa se u prijemnicima esto koristi Kolpicov oscilator kao lokalni oscilator.

Klapov oscilatorKlapov oscilatorje modifikovani Kolpicov oscilator. Konstruisan je od tranzistora i mree pozitivne povratne sprege. Na slici se vidi da je mrea sastavljena od 1 kalema i 3 kondenzatora, od kojih 2 prave naponski djelitelj koji odreuje dio napona povratne sprege na ulazu tranzistora. Od Kolpicovog se razlikuje u tome to ima 1 vie kondenzator koji je u rednoj vezi sa kalemom. Frekvencija oscilovanja za kolo sa slike, koje koristi FET tranzistor je:

Klapov oscilator

Ako se eli koristiti frekvencijski varijabilan oscilator onda veu primjenu ima Klapov u odnosu na Kolpicov, jer kod Kolpicovog oscilatora varijabilni kondenzator se koristi u naponskom djelitelju, to dovodi i do varijabilnog napona povratne sprege, pa ne moe ostvariti frekvenciju iznad eljenog opsega. Kod Klapovog oscilatora se ovaj problem prevazilazi koristei fiksni kondenzator u naponskom djelitelju a varijabilni redno vezan sa kalemom.

Armstrongov oscilatorPonekad se zove i oscilator sa kalemom povratne sprege, jer se povratna sprega potrebna za stvaranje oscilacija dobija kalemom povratne sprege, preko magnetne spojnice izmeu L i T kalema. Pretpostavljajui da je spojnica slaba, ali dovoljna da odri oscilacije, frekvencija je odreena prvenstveno preko LC kola i data je sa:

U praktinim kolima,frekvencija oscilovanja je osjetno drugaija od vrijednosti date ovom formulom zbog kapacitivnosti i induktivnosti, unutranjim gubicima(otpornosti), i optereenja zbog kalema povratne sprege. Kolo je baza regenerativnog prijemnika za amlitudsko modulisane radio signale. U toj aplikaciji, antena je vezana za kalem povratne sprege, i efekat povratne sprege je smanjen, na primjer, malim poveanjem razlike izmeu L i T kalema. Rezultat je uski opseg radio-frekvencijskog filtra i pojaavaa. Nelinearna karakteristika tranzistora stvara demodulisani audio signal. Kolo sa slike predstavlja modernu izradu, koristei FET tranzistor kao pojaavaki element.

Optoelekrtonski oscilatoriOEO su optroelektronska kola koja daju sinusoidalne oblike ili modulisane optiki kontinualne oblike signala. Opto-elektronski oscilatori su zasnovani na principu pretvaranja kontinualne svjetlosne energije iz lasera u radio frekvencije (RF) ili mikrotalasne signale. Njihove karakteristike su te to imaju veliki faktor Q i veoma su stabilni, kao i druge karakteristike koje se kod ostalih elektronskih oscilatora nijesu bas tako lako postizale. Zbog ovakvih svojih osobina oni se koriste u elektro-optikim i foto komponentama, koje su karakteristine po visokoj stopi efikasnosti, velikoj brzini, i malim gubicima pri frekvencijama tipinim za mikrotalasni reim rada. OEO imaju transmisione karakteristike modulatora koji naprincipu fiber optikog kanjenja konvertuje svjetlosnu enegriju u stabilne, spektralno iste radio frekvencijske signale ili pak mikrotalasne. Svjetlost iz lasera se dovodi na elektrooptiki modulator iji izlaz, prolazei kroz dugako optiko vlakno, biva detektovan na fotodetektoru. Izlaz fotodetektora se pojaava i prolazi kroz filtar i salje se nazad na E ulaz modulatora. Ovakve konfuguracije sposobne su za samoodrive (nepriguene) oscilacije, na frekvencijama determinisanim duinom kanjenja u vlaknu, zatim naponom polarizacije modulatora i naravno propustnim karakteristikama filtra. Ovo vai i za elektrini i optiki izlaz.

:

:1. ?

2. ?

3. ?

4. .

5. . (): :_________________,