بررسی انواع نوسان سازها – اسیلاتور ساده
بررسی انواع نوسان سازها
انواع نوسان سازها
با توجه به همفاز بودن موج ورودی و موج نمونه گیری شده، خروجی مدار به حالت ناپایدار در خواهد آمد.
نوسان سازها به دو نوع اصلی تقسیم می شوند:
۱- نوسان ساز خطی یا هارمونیک
۲- نوسان ساز غیرخطی یا رلاکسیون.
نوسان ساز خطی
نمودار بلوکی یک نوسان ساز خطی پس خورد، تقویت کننده A با خروجی ولتاژش از طریق
یک فیلتر به ورودی ولتاژش فید بک می‌شود. نوسان ساز هارمونیک، یا خطی یک خروجی
سینوسی تولید می‌کند. (دو نوع وجود دارد.)
نوسان ساز بازخورد
رایج ترین نوع یک نوسان ساز خطی، یک تقویت کننده الکترونیکی مثل یک ترانزیستور یا آپ
امپی است که در یک حلقه وصل شده به گونه‌ای که خروجی آن از طریق یک فیلتر الکترونیکی
مناسب فرکانس برای تولید بازخورد مثبت به ورودی اش پس خورد می‌شود.
وقتی توان به تقویت کننده تحویل داده می‌شود و برای اولین بار وصل می‌شود، نویز الکترونیکی
در مدار یک سیگنالی را به وجود می اورد تا نوسان سازی شروع شود،نویز در حلقه می‌چرخد و
تقویت می‌شود و فیلتر می‌شود تا خیلی سریع به یک موج سینوسی با فرکانس واحد تبدیل می‌شود.
در مدار نوسان ساز RC، فیلتر شبکه از مقاومت‌ها و خازن هاست ،نوسان سازهای RC بیشتر
برای تولید فرکانس‌های پایین تر استفاده می‌شوند، به عنوان مثال در محدوده صوتی.
انواع رایج نوسان سازهای RC، نوسان ساز تغییر فاز و نوسان ساز پل ویناست.
بررسی انواع نوسان سازها
در مدار نوسان ساز LC، فیلتر یک مدار تشدید (اغلب مدار مخزنی نامیده می‌شود) شامل یک القاگر( L ) و خازن( C ) که به هم وصل هستند، است . بار بین صفحه‌های خازن از طریق القاگر جلو و عقب می‌رود و جابه جا می‌شود، بنابراین مدار تشدید می‌تواند انرژی الکتریکی نوسانی را در فرکانس تشدیدش ذخیره کند.
در یک مدار نوسان ساز کریستالی، فیلتر یک کریستال فیزو الکتریک ( معمولا یک کریستال کوارتز )است. کریستال به طور مکانیکی مثل یک تشدیدگر می‌لرزد، و فرکانس لرزش ان، فرکانس نوسان ساز را تعیین می‌کند.
کریستال دارای عامل Q خیلی بالایی است، همچنین پایداری دمای بهتری نسبت به مدارهای میزان شده دارد، بنابراین نوسان سازهای کریستالی پایداری فرکانس بهتری نسبت به نوسان سازهای LC و RC دارند.
آنها برای ثابت کردن فرکانس بیشتر فرستنده‌های رادیویی و برای تولید علامت زمان سنج در کامپیوترها و ساعت های کوارتز استفاده می‌شوند.
نوسان ساز مقاومت منفی
نمودار بلوکی نوعی یک نوسان ساز مقاومت منفی. در بعضی نوع‌ها، دستگاه مقاومت منفی با مدار تشدید موازی وصل شده است. علاوه بر نوسان سازهای بازخوردی که در بالا توصیف شد که المان‌های فعال تقویت کننده با دو ورودی مثل ترانزیستور و آپ امپ استفاده می‌کنند، نوسان سازهای خطی هم می‌توانند با استفاده از دستگاه هایی با یک ورودی ( دو ترمینال ) با مقاومت منفی مثل تیوب‌های ماگنترون، دیودهای تونلی و دیودهای کان ساخته شوند.
نوسان سازهای مقاومت منفی اغلب در فرکانس‌های بالا در محدودهمیکرو موجو بالا استفاده می‌شوند ، چون در این فرکانس‌ها نوسان سازهای بازخورد به طور ناچیز کار می‌کنند که باعث تغییر فاز زیاد در راه بازخورد می‌شود.
در نوسان سازهای مقاومت منفی، مدار تشدید، مثل مدار LC، کریستالی، یا تشدیدگر جعبه‌ای، در میان دستگاه با مقاومت دیفرانسیلی منفی وصل شده و ولتاژ DC بایاس برای فراهم شدن انرژی اعمال می‌شود.
مدار تشدید خودش تقریبا یک نوسان ساز است، اگر برانگیخته شود، می‌تواند انرژی را به عنوان نوسان الکتریکی ذخیره کند، اما چون مقداری مقاومت داخلی دارد یا سایر اتلاف‌ها، نوسانات میرا می‌شوند و به صفر افت می‌کنند.
در اثر ایجاد یک تشدیدگر با هیچ میرایی، که نوسانات پیوسته خود به خود در فرکانس تشدید تولید می‌کند، مقاومت منفی دستگاه‌های فعال، اتلاف داخلی مقاومت را در تشدیدگر لغو می‌کند.
مدارهای نوسان ساز خطی
نوسان ساز آرمسترانگ، نوسان ساز هارتلی، نوسان ساز کولپیتس، نوسان ساز کلاپ، نوسان ساز خط تاخیر، نوسان ساز شکست ( کریستال)، نوسان ساز تغییر فاز، نوسان ساز RC (پل وین و تی وین -تی )، نوسان ساز LC تزویج شده، نوسان ساز وکر، نوسان ساز نوری الکترونیکی، نوسان ساز تری -تت، نوسان ساز رابینسون، نوسان ساز پیرس، نوسان ساز میلر و نوسان ساز رلاکسیون
نوسان ساز غیرخطی یا رلاکسیون یک خروجی غیر سینوسی تولید می‌کند مثل موج مربعی ، دندان اره‌ای یا مثلثی .آن شامل یک المان ذخیره کننده انرژی (یک خازن، یا به ندرت یک القاگر) و یک مدار سویچ کننده غیرخطی ( یک بست، اشمیت تریگر، یا المان مقاومت منفی ) که به صورت دوره‌ای انرژی ذخیره شده در المان ذخیره کننده را شارژ و دشارژ می‌کند که باعث تغییر ناگهانی در شکل موج خروجی می‌شود.
نوسان ساز رلاکسیون موج مربعی برای تولید علامت زمان سنجی مدارهای منطق ترتیبی مثل ، تایمرها و شمارنده‌ها استفاده می‌شوند، اگرچه نوسان سازهای بلوری اغلب به خاطر پایداری بیشتر ترجیح داده می‌شوند .
نوسان سازهای موج مثلثی یا دندان اره‌ای در مدارهای زمان مبنا که سیگنال‌های افقی برای لوله پرتو کاتدی در اسیلوسکوپ‌های انالوگ و دستگاه‌های تلویزیون تولید می‌کنند، استفاده می‌شوند. درفانکشن ژنراتورها این موج مثلثی ممکن است با یک تقریب نزدیک به شکل یک موج سینوسی درآید.
بررسی انواع نوسان سازها
مدارهای نوسان ساز رلاکسیون
لرزه گر مرکب – نوسان ساز حلقه‌ای – نوسان ساز خط تآخیر – نوسان ساز رویر
مثال:
در یکی از این روش ها از نیروی جاذبه آهنربای الکتریکی می توان استفاده کرد، مانند آهنربای
الکتریکی در بلندگوی تلفن. جریانی از سیم پیچ آهنربای الکتریکی می گذرد که قطب های آن
طوری تنظیم شده است که در بخش مرکزی غشا قرار دارند، یعنی یک صفحه گرد آهنی در کنار آن نصب شده است.
نوسان های جریان موجب می شود که نیروی جاذبه وارد بر غشا نوسان کند. در نتیجه آن
غشا ارتعاش های واداشته انجام می دهد.
اگر هسته آهنربای الکتریکی دارای مغناطیس دائمی نباشد. یعنی فقط هنگامی غشا را
جذب کند که جریان از سیم پیچ می گذرد، تلفن به مقدار زیاد صوت را خراب می کند.
در واقع برای هر جهت جریان در سیم پیچ، غشا به سمت هسته جذب می شود و بنابر این،
دوره نیرو وارد بر غشا برابر است با نصف دوره جریان متناوب در سیم پیچ. برای جلوگیری از این
مسئله، از آهنربای الکتریکی با هسته آهنربای دائم استفاده می شود.
در این شرایط نیز تبدیل نوسان های الکتریکی به ارتعاش های مکانیکی عاری از اختلال نخواهند بود.
شکل ارتعاش های غشا شکل نوسان های جریان را به طور دقیق تکرار نمی کند.
با وجود این، امکان استفاده عملی از چنین وسایل الکترو آکوستیکی ناشی از این واقیت است
که چنین اختلالاتی را می توان به قدر کافی کم کرد.
همان طور که با لامپ پرتوی کاتدی در مطلب قبل آشنا شده اید حال باید بدانید که یکی از
روش های دیگر تبدیل نوسان های جریان به ارتعاش های مکانیکی بر اساس چرخش پیچه
حامل جریان در میدان مغناطیسی استوار می باشد. این روش در طرح حلقه نوسان نگار
(گالوانومتر آینه ای) به کار می رود.
