Általában az oszcillátor egy elektronikus eszköz, amellyel a DC energiát váltakozó energiává alakítják át nagy frekvenciával, ahol a frekvencia Hz-től néhány MHz-ig terjed. Az oszcillátornak nincs szüksége külső jelforrásra, például egy erősítőre. Általában, oszcillátorok kétféle szinuszos és nem szinuszos változatban kaphatók. A szinuszos oszcillátorok által generált rezgések stabil frekvencián és amplitúdójú szinuszhullámok, míg a nem szinuszos rezgések összetett hullámformák, mint például a háromszög, a négyzethullám és a fűrészfog. Tehát ez a cikk egy tranzisztor áttekintését tárgyalja, mint oszcillátort ill tranzisztoros oszcillátor – alkalmazásokkal való munka.
Határozza meg a tranzisztoros oszcillátort
Ha egy tranzisztor megfelelő pozitív visszacsatolású oszcillátorként működik, akkor tranzisztoros oszcillátornak nevezik. Ez az oszcillátor folyamatosan csillapítatlan rezgéseket generál tetszőleges frekvencián, ha a tartály és a visszacsatoló áramkörök megfelelően csatlakoznak hozzá.
A tranzisztoros oszcillátor kapcsolási rajza
A tranzisztoros oszcillátor kapcsolási rajza az alábbiakban látható. Ennek az áramkörnek a használatával egyszerűen elmagyarázhatjuk, hogyan lehet tranzisztort oszcillátorként használni. Ez az áramkör három részre oszlik, az alábbiak szerint.
Tank áramkör
A tartály áramkör oszcillációkat generál, amelyek a tranzisztorral együtt változnak, és felerősített kimenetet generál a kollektor oldalon.
Erősítő áramkör
Ezt az áramkört az alap-emitter áramkörben elérhető apró szinuszos rezgések erősítésére használják, és a kimenet erősített formában jön létre.
Visszacsatolási áramkör
A visszacsatoló áramkör nagyon fontos szakasz ebben az áramkörben, mivel egy erősítő esetében némi energia szükséges a tartály áramkörének erősítéséhez. Tehát a kollektor áramkör energiája a kölcsönös indukciós jelenség segítségével visszatáplálódik az alapkörbe. Ennek az áramkörnek a használatával az energia visszatáplálásra kerül a kimenetről a bemenetre.
A tranzisztor működése oszcillátorként
A fenti tranzisztoros oszcillátor áramkörben a tranzisztort CE (közös emitter) áramkörként használják, ahol az emitter közös az alap- és a kollektor terminálokon. Az emitter és az alap bemeneti kapcsa közé egy tartály áramkör van csatlakoztatva. A tartály áramkörében az induktor és a kondenzátor párhuzamosan csatlakozik az áramkörön belüli rezgések generálásához.
A tartály áramkörén belüli feszültség és töltés rezgések miatt az áram áramlása az alapkapcson ingadozik, így az alapáram előfeszítése periodikusan változik, majd a kollektoráram is periodikusan változik.
Az LC rezgések szinuszos jellegűek, így mind az alap-, mind a kollektoráram szinuszosan változik. Amint az ábrán látható, ha a kollektorkapocs árama szinuszosan változik, akkor az elért kimeneti feszültség egyszerűen Ic RL-ként írható fel. Ezt a kimenetet szinuszos kimenetnek tekintjük.
Ha egy grafikont rajzolunk az idő és a kimeneti feszültség közé, akkor a görbe szinuszos lesz. Ahhoz, hogy a tartály áramkörében folyamatosan rezgéseket érjünk el, némi energiára van szükségünk. De ebben az áramkörben nem áll rendelkezésre egyenáramú forrás vagy akkumulátor.
Tehát összekapcsoltuk az L1-et és az L2-t induktorok a kollektor- és alapáramkörökön belül puha vasrúd segítségével. Tehát ez a rúd összeköti az L2 induktort az L1 induktorral a kölcsönös indukciója miatt. A kollektorkörön belüli energia egy része az áramkör alapoldalához kapcsolódik. Így a tartálykörön belüli oszcilláció folyamatosan fennmarad és erősödik.
Oszcillációs feltételek
A tranzisztoros oszcillátor áramkörének a következőket kell követnie
- A hurok fáziseltolása 0 és 360 fok legyen.
- A hurokerősítésnek >1-nek kell lennie.
- Ha a szinuszos jel az előnyben részesített kimenet, akkor az 1-nél nagyobb hurokerősítés gyorsan az o/p telítését okozza mindkét hullámforma csúcson, és elfogadhatatlan torzítást generál.
- Ha az erősítő erősítése >100, akkor az oszcillátor mindkét hullámforma csúcsot korlátozza. A fenti feltételek teljesítéséhez az oszcillátor áramkörnek tartalmaznia kell valamilyen erősítőt, valamint a kimenetének egy részét, amelyet vissza kell táplálni a bemenetre. A bemeneti áramkörön belüli veszteségek leküzdésére a visszacsatoló áramkört használjuk. Ha az erősítő erősítése <1, akkor az oszcillátor áramkör nem rezeg, ha pedig > 1, akkor az áramkör oszcillál és torz jeleket generál.
A tranzisztoros oszcillátor típusai
Különféle oszcillátorok állnak rendelkezésre, de mindegyik oszcillátornak ugyanaz a funkciója. Így folyamatos csillapítás nélküli kimenetet generálnak. De változnak az oszcillációs vagy tartálykör energiaellátásában, hogy megfeleljenek a frekvenciatartományoknak és a veszteségeknek, amelyeken keresztül felhasználják őket.
Azok a tranzisztoros oszcillátorok, amelyek LC áramköröket használnak oszcilláló vagy tartály áramkörként, rendkívül népszerűek a nagyfrekvenciás kimenetek előállítására. A tranzisztoros oszcillátorok különböző típusait az alábbiakban tárgyaljuk.
Hartley oszcillátor
A Hartley-oszcillátor egyfajta elektronikus oszcillátor, amelyet az oszcillációs frekvencia meghatározására használnak hangolt áramkörön keresztül. Ennek az oszcillátornak az a fő jellemzője, hogy a hangolt áramkör egyetlen kondenzátort tartalmaz, amely két sorba kapcsolt induktoron keresztül párhuzamosan van kapcsolva, és a rezgéshez szükséges visszacsatoló jelet a két induktor középső csatlakozásáról kapjuk. A Hartley oszcillátor 30 MHz-ig terjedő rádiófrekvenciás tartományban oszcillál. Ha többet szeretne megtudni erről az oszcillátorról, kattintson ide - Hartley oszcillátor.
Kristály oszcillátor
A tranzisztoros kristályoszcillátor az elektronika és a rádió különböző területein alkalmazható. Az ilyen típusú oszcillátorok kulcsszerepet játszanak a logikai vagy digitális áramkörökben használható olcsó CLK jel biztosításában. Más példákban ez az oszcillátor használható állandó és pontos RF jelforrás biztosítására. Ezért ezeket az oszcillátorokat gyakran használják a rádióamatőrök vagy rádiósok a rádióadó-áramkörökben, ahol a leghatékonyabbak lehetnek. Ha többet szeretne megtudni erről az oszcillátorról, kattintson ide - kristály oszcillátor.
Colpitt oszcillátora
A Colpitts oszcillátor teljesen ellentétes a Hartley oszcillátorral, kivéve, hogy az induktorokat és a kondenzátorokat egymással cserélik a tartály áramkörében. Az ilyen típusú oszcillátorok fő előnye, hogy a tartály áramkörében a kisebb kölcsönös és öninduktivitás javítja az oszcillátor frekvenciastabilitását. Ez az oszcillátor nagyon magas frekvenciákat generál szinuszos jelek alapján. Ezek az oszcillátorok nagyfrekvenciás stabilitással rendelkeznek, és ellenállnak az alacsony és magas hőmérsékletnek. Ha többet szeretne megtudni erről az oszcillátorról, kattintson ide - Colpitts oszcillátor
Wien Bridge oszcillátor
A Wien Bridge oszcillátor egy hangfrekvenciás oszcillátor, amelyet jelentős tulajdonságai miatt gyakran használnak. Az ilyen típusú oszcillátorok mentesek az ingadozásoktól és az áramkör környezeti hőmérsékletétől. Az ilyen típusú oszcillátorok fő előnye, hogy a frekvencia 10 Hz-ről 1 MHz-re változik. Tehát ez az oszcillátor áramkör jó frekvenciastabilitást biztosít. Ha többet szeretne megtudni erről az oszcillátorról, kattintson ide - Wien híd oszcillátor.
Fáziseltolásos oszcillátor
Az RC fáziseltolásos oszcillátor egyfajta oszcillátor, ahol egy egyszerű RC hálózatot használnak a szükséges fáziseltolás biztosítására a visszacsatoló jel felé. A Hartley & Colpitts oszcillátorhoz hasonlóan ez az oszcillátor LC hálózatot használ a szükséges pozitív visszacsatolás biztosítására. Ez az oszcillátor kiemelkedő frekvenciastabilitással rendelkezik, és tiszta szinuszhullámokat generál széles terhelési tartományban. Ha többet szeretne megtudni erről az oszcillátorról, kattintson ide - RC fáziseltolásos oszcillátor
Különböző tranzisztoros oszcillátorok frekvenciatartományai vannak:
- bécsi híd (1 Hz-től 1 MHz-ig),
- fáziseltolásos oszcillátor (1Hz-től 10MHz-ig),
- Hartley oszcillátor (10kHz-től 100MHz-ig),
- Colpitts (10 kHz-től 100 MHz-ig) és
- negatív ellenállású oszcillátor >100MHz
Rezonáns áramkört használó tranzisztoros oszcillátor
Egy tranzisztoros oszcillátor, amely egy induktort és egy kondenzátort tartalmazó rezonáns áramkört használ soron belül, frekvencia oszcillációkat generál. Ha az induktort megduplázzuk és a kondenzátort 4C-ra cseréljük, akkor a frekvenciát a következőképpen adja meg
A fenti frekvenciakifejezést a soros LC áramkörön belüli LC rezgések frekvenciájára használjuk. Ezt követően, megtalálva a két frekvenciát, például az f1 és f2 arányt, és behelyettesítve az induktivitás- és kapacitásértékeken belüli változásokat, az „f2” frekvencia megtalálható az „f1”-ben.
A két frekvencia (f1&f2) aránya
Itt az „L” megduplázódik, a „C” pedig 4C-re változik
Helyettesítsük be ezeket az értékeket a fenti egyenletbe, akkor megkapjuk
Ha megtaláljuk az „f2” frekvenciát az „f1” frekvenciával, akkor a következő egyenletet kaphatjuk 
Alkalmazások
Az tranzisztor alkalmazása oszcillátorként a következőket tartalmazzák.
- A tranzisztoros oszcillátor állandó csillapítás nélküli rezgések generálására szolgál tetszőleges frekvencián, ha az oszcilláló és visszacsatoló áramkörök megfelelően csatlakoznak hozzá.
- A Wien hídoszcillátort nagymértékben használják hangteszteknél, teljesítményerősítők torzításának tesztelésében, és AC híd gerjesztésére is használják.
- A Hartley oszcillátort rádióvevőkben használják.
- A Colpitt-oszcillátor rendkívül magas frekvenciájú szinuszos kimeneti jelek generálására szolgál.
- Ezeket széles körben használják műszerekben, számítógépekben, modemekben, digitális rendszerekben, tengeri, fáziszárt hurokrendszerekben, érzékelőkben, lemezmeghajtókban és távközlésben.
Tehát erről szól az egész tranzisztor áttekintése oszcillátor – típusai és alkalmazásaik. Itt egy kérdés, hogy mi a feladata az oszcillátornak?
