Téma č. 16 - Oscilátory

OSCILÁTORY

systém nebo zařízení, schopné kmitavého pohybu, při němž se hodnoty určitých parametrů (poloha, rychlost, napětí atd.) periodicky opakují. Oscilátory mohou být mechanické, elektrické aj. a dělí se na harmonické (kyvadlo, závaží na pružině), kde je průběh kmitu charakterizován sinusoidou, relaxační s nesouměrným tvarem kmitů a další.

Princip činnosti oscilátoru

Je že z výstupu se zpět na vstup zavádí kladná zpětná vazba. Aby zpětná vazba byla kladná, musí být napětí přiváděné zpětnou vazbou na vstup ve fázi, tzn. výsledný fázový posun musí být nulový.

Dále je tozařízeni, které vytváří netlumené kmity (kmit se stabilní amplitudou)

Hlavni požadavek na oscilátor je stabilita kmitočtu.

Oscilátor se skládá

1.zesilovače - je realizován aktivním čtyřpólem, z jehož výstupu je přes obvod zpětné vazby přivedeno budicí napětí na jeho vstup

2.řídící obvod - je realizován pasivním čtyřpólem, podle typu oscilátoru obsahuje prvek RC nebo LC a svými vlastnostmi určuje frekvenci generovaného napětí.

Aby se oscilátor rozkmital, musí být řídící obvod zapojen v kladné zpětné vazbě zesilovače.

Vstupní svorky zesilovače jsou zkratovány a na jeho vstup je přivedeno pouze zpětnovazební napětí U1.

Podmínky vzniku oscilací

1)Fázová podmínka

- říká, že oscilátor může kmitat pouze tehdy, jestliže pokles zesílení vyrovnává zpětnovazební článek

2) Amplitudová podmínka

- říká, že kmitání se může udržet pouze tehdy, je-li výstupní napětí ve fázi se vstupním napětím.

Druhy oscilátorů

1. Podle průběhu výstupního generovaného signálu

-Sinusové

-Obdélníkové (blokující oscilátory)

-Generátory funkcí (např. trojúhelník, pila)

2. Podle frekvence výstupního generovaného signálu

-Nízkofrekvenční (do 1 MHz)

-Vysokofrekvenční (stovky MHz až jednotky GHz)

-Generátory cm vln (až desítky GHz)

3. Podle způsobu vzniku oscilací v obvodu

-Zpětnovazební (spojení zesilovače + obvodu kladné zpětné vazby)

-Parametrické (využívá se negativní diferenciální odpor součástek)

-Astabilní (volně kmitající) klopné obvody – multivibrátory

4. Podle typu zpětnovazebního členu

-RC oscilátory

-LC oscilátory (Colpitts, Hartley, Clapp)

-Krystalové oscilátory

5. Podle použitého typu aktivního prvku

-S tranzistory – bipolárními i unipolárními (JFET)

-S operačními zesilovači

-S logickými (klopnými) obvody

Použití oscilátorů

- v domácích spotřebičích

- v počítačích

- mikrovlnná trouba (mikrovlnka)

- rádio a komunikace (rádiové vlny)

Činitel stability

- vyjadřuje se poměrem, který udává poměrnou změnu kmitočtu oscilátoru za určitou dobu $\varepsilon = \frac{\mathbf{\mathrm{\Delta}f}\mathbf{0}}{\mathbf{f}\mathbf{0}}$

Schéma zpětnovazebního oscilátorů a jeho činnost

Zpětnovazební LC oscilátory - tříbodová zapojení:

Tříbodová zapojení oscilátorů jsou taková zapojení, kde indukční nebo kapacitní větevrezonančního obvodu je upravena jako dělič, který je ve třech bodech připojen k zesilovacímu stupni oscilátoru.