پاورپوینت کامل و جامع با عنوان اسیلاتور (نوسان ساز) های الکترونیکی و انواع آنها در 46 اسلاید - دانلود فایل
دانلود فایل پاورپوینت کامل و جامع با عنوان اسیلاتور (نوسان ساز) های الکترونیکی و انواع آنها در 46 اسلاید
دانلود فایل پاورپوینت کامل و جامع با عنوان اسیلاتور (نوسان ساز) های الکترونیکی و انواع آنها در 46 اسلاید
یک نوسان ساز الکتریکی، مدار الکتریکی است که سیگنال الکتریکی تکرارشونده ،نوسانی تولید می کند، اغلب یک موج سینوسی یا یکموج مربعی. نوسان سازها جریان مستقیم(DC)را از منبع تغذیه به سیگنالی با جریان متناوب تبدیل می کنند. این ها به طور گسترده درخیلی از دستگاه های الکترونیکی استفاده می شوند. مثال های رایجی از سیگنال هایی که توسط نوسان سازها تولید می شوند شامل سیگنال هایی که توسطفرستنده های رادیو و تلویزیون، پخش می شوند، علامت زمان سنجی که ساعت های کامپیوترها و کوارتزها را تنظیم می کنند و صدای تولید شده توسط بیپر الکترونیکی وبازی های ویدیویی است.
نوسان سازها اغلب توسطفرکانس سیگنال خروجی خود توصیف می شوند.
- یک نوسان ساز صوتی، فرکانس هایی را در محدوده صوتی تولید می کند، تقریباً از20HZ تا 20KHZ.
- یک نوسان ساز RF، سیگنال هایی را در محدوده فرکانس رادیویی از 100KHZ تا 100GHZ تولید می کند.
- یکنوسان ساز فرکانس پایین، یک نوسان ساز الکترونیکی است که فرکانس های زیر 20HZ تولید می کند. این واژه به طور نوعی در زمینه ترکیب کننده های صوتی استفاده می شود، برای تشخیص دادن ان از یک نوسان ساز فرکانس صوتی.
نوسان ساز خطینمودار بلوکی یک نوسان ساز خطی پس خورد؛ تقویت کننده A با خروجی ولتاژش از طریق یک فیلتر به ورودی ولتاژش فید بک می شود.
نوسان ساز هارمونیک، یا خطی یک خروجی سینوسی تولید می کند. دو نوع وجود دارد:
نوسان ساز بازخوردرایج ترین نوع یک نوسان ساز خطی، یک تقویت کننده الکترونیکی مثل یکترانزیستور یا آپ امپی است که در یک حلقه وصل شده به گونه ای که خروجی آن از طریق یک فیلتر الکترونیکی مناسب فرکانس برای تولید بازخورد مثبت به ورودی اش پس خورد می شود. وقتی توان به تقویت کننده تحویل داده می شود و برای اولین بار وصل می شود، نویز الکترونیکی در مدار یک سیگنالی را به وجود می آورد تا نوسان سازی شروع شود، نویز در حلقه می چرخد و تقویت می شود و فیلتر می شود تا خیلی سریع به یک موج سینوسی با فرکانس واحد تبدیل می شود.
مدارهای نوسان ساز بازخورد می توانند مطابق با نوع فیلتر انتخاب کننده فرکانس که در حلقه بازخورد استفاده می کنند طبقه بندی شوند.
- در مدار نوسان ساز RC، فیلتر شبکه از مقاومت ها و خازن هاست، نوسان سازهای RC بیشتر برای تولید فرکانس های پایین تر استفاده می شوند، به عنوان مثال در محدوده صوتی. انواع رایج نوسان سازهای RC، نوسان ساز تغییر فاز و نوسان ساز پل وین است.
- در مدار نوسان ساز LC، فیلتر یک مدار تشدید (اغلب مدار مخزنی نامیده می شود) شامل یکالقاگر(L) و خازن(C) که به هم وصل هستند، است. بار بین صفحه های خازن از طریق القاگر جلو و عقب می رود و جابه جا می شود، بنابراین مدار تشدید می تواند انرژی الکتریکی نوسانی را در فرکانس تشدیدش ذخیره کند. در مدار مخزنی مقدار کمی اتلاف وجود دارد، اما تقویت کننده ان اتلاف را جبران می کند و انرژی را برای سیگنال خروجی فراهم می کند. نوسان های LC اغلب در فرکانس های رادیویی استفاده می شوند، وقتی یک منبع فرکانس تنظیم پذیر لازم است، مثل تولیدکننده های سیگنال، فرستنده های رادیویی تنظیم پذیر و نوسان سازهای موجود درگیرنده های رادیویی. مدارهای نوسان ساز LC نوعی، مدارهای هارتلی، کولپیتس و کلاپ هستند.
- در یک مدار نوسان ساز کریستالی، فیلتر یک کریستال فیزوالکتریک (معمولاً یک کریستال کوارتز) است. کریستال به طور مکانیکی مثل یک تشدیدگر می لرزد، و فرکانس لرزش ان، فرکانس نوسان ساز را تعیین می کند. 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. ان ها برای ثابت کردن فرکانس بیشترفرستنده های رادیویی و برای تولید علامت زمان سنج در کامپیوترها و ساعت های کوارتز استفاده می شوند. نوسان سازهای کریستالی اغلب از مدارهای مشابه استفاده می کنند مثل نوسان سازهای LC، با کریستالی که جایگزین مدار تشدید می شود؛ مدارهای نوسان ساز شکست معمولاً استفاده می شوند. کریستال های کوارتز به طور کلی به فرکانس 30MHZ یا کمتر محدودند. دستگاه های سطح موج صوتی نوع دیگری از تشدیدگرهای فیزیوالکتریکی هستند که در نوسان سازهای کریستالی استفاده می شوند که می توانند به فرکانس های بالاتر برسند. این ها در وسایل مخصوصی که نیاز به فرکانس بالا دارند مثل تلفن های سلول دار استفاده می شوند.
مدارهاتعدادی از مدارهای نوسان ساز خطی:
- نوسان ساز آرمسترانگ
- نوسان ساز هارتلی
- نوسان ساز کولپیتس
- نوسانساز کلاپ
- نوسان ساز خط تأخیر
- 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
نوسان سازهای حلقه ای از یک حلقه از طبقه های تأخیر فعال ساخته شده اند. در حالت کلی حلقه اعداد فرد تبدیل طبقات را دارد، بنابراین هیچ حالت پایداری برای حلقه ولتاژ داخلی وجود ندارد. درعوض یک انتقال حالت بدون پایان در اطراف حلقه پخش می شود.
انواع مدارهای نوسان ساز رلاکسیون شامل:
- لرزه گر مرکب
- نوسان ساز حلقه ای
- نوسان ساز خط تأخیر
- نوسان ساز رویر
- نوسان ساز موج چرخان
تاریخچهیکی از نوسان سازهای الکترونیکی بود که توسط الیهو توماس در ۱۸۹۲ ساخته شد. نوسان ساز توماس مدار تشدیدLC موازی را با قوس جایگزین کرد، که از الکترودهای فلزی استفاده می کرد، و شامل ترکیدن مغناطیسی می شد. یک آهنگ قوس دیگر توسط ویلیام دودل در ۱۹۰۰ توصیف شد؛ دودل از الکترودهای کربنی استفاده کرد ولی از ترکیدن مغناطیسی استفاده نکرد. قوس های الکتریکی برای بهتر تولید شدت روشنایی در قرن ۱۹ استفاده می شدند، اما جریان قوس پایدار نبود، آن ها اغلب صداهای هیس، وزوز کردن یا زوزه تولید می کردند. دودل یک دانشجو در کالج صنعتی لندن دربارهٔ این اثر تحقیق کرد. او مدار LC را به الکترودهای قوس لامپ و مقاومت منفی قوس که فرکانس صوتی نوسانات را در مدار تشدید در فرکانس تشدید ش تحریک می کرد، وصل کرد. بعضی از انرژی هایی که مثل امواج صوتی از قوس پخش می شوند، تولید یک آهنگ موسیقی می کنند. دودل برای ثبت کردن نوسان سازش قبل از مؤسسه مهندسان برق لندن، یک سری از مدارهای تشدید را به قوس سیم کشی کرد و یک آهنگ را نواخت، " خدا ملکه را نجات دهد ". دودل اختراعش را بیشتر توسعه نداد، اما در ۱۹۰۲ فیزیکدان های دانمارکی ولدمار پولسن و پی.او. پدرسون قادر بودند فرکانس تولید شده در محدوده رادیویی را افزایش دهند، مبدل فرستنده قوس رادیریی پولسن، اولین فرستنده موج رادیویی پیوسته بود که در سال ۱۹۲۰ استفاده شد.
نوسان ساز بازخورد تیوب خلأ در سال ۱۹۱۲ اختراع شد. وقتی که کشف شد، بازخورد در تیوب خلأ صوت اخیراً کشف شده می تواند نوسان هایی تولید کند. حداقل شش محقق به طور جداگانه این کشف را انجام دادند، می توان گفت که نقشی در اختراع داشتند. در تابستان ۱۹۱۲ ادوین ارمسترانگ نوسانات را در مدارهای گیرنده رادیویی صوت مشاهده کرد و در صدد استفاده از بازخورد مثبت در اختراع گیرنده احیا کننده اش برآمد. الکساندر میسنر آلمانی به طور جداگانه بازخورد مثبت را کشف کرد و نوسان سازها را در مارج ۱۹۱۳ اختراع کرد. اروینگ لانگ میور در الکتریک عمومی بازخورد را در ۱۹۱۳ مشاهده کرد. فریتز لاوستین ممکن است با یک نوسان ساز خام در ۱۹۱۱ از بقیه جلوتر بوده باشد. در بریتانیا اچ.جی. روند مدارهای تقویت کنندگی و نوسان سازی را در ۱۹۱۳ ثبت کرد. در اگوست ۱۹۱۲ لی د فوریست مخترع صوت، نیز نوسانات را در تقویت کننده اش مشاهده کرد اما نتوانست معنی و مفهوم ان را بفهمد و سعی کود ان را نادیده بگیرد. تا اینکه او حق ثبت اختراع آمسترانگ را در ۱۹۱۴ خواند و خیلی سریع به چالش کشیده شد. آمسترانگ و د فورست جنگ حقوقی طولانی بر سر حقوق مدارهای نوسان ساز احیا کننده داشتند که " پیچیده ترین دادخواهی حق امتیاز در تاریخ رادیو " نامیده شده است. د فورست سرانجام قبل از دیوان عالی کشور در ۱۹۳۴ بر اساس تکنیک پیروز شد، اما بیشتر منابع ادعای آمسترانگ را قوی تر می دانند.
نوسان سازهای بازخورد در سال ۱۹۲۰ اساس انتقال رادیو شدند. مسایل ریاضی برای نوسانات بازخورد امروزه بارخایوسن کریتریون نامیده می شوند، که توسط هنریک جورج بارخایوسن در ۱۹۲۱ نتیجه گرفته شد. اولین مدل ریاضی پایدار نوسان ساز الکتریکی، نوسان ساز ون در پل، توسط بالتاسار ون در پل در ۱۹۲۷ استنتاج شد. او نشان داد که پایداری نوسانات (سیکل های محدود) در نوسان سازهای واقعی به خاطر دستگاه های تقویت کننده غیرخطی است
به طور خلاصه خصوصیات یک اسیلاتور را می توان به شرح زیر توصیف نمود:
اسیلاتور یا نوسان ساز مداری است که پس از طی مدت زمان کوتاهی پس از اتصال تغذیه مستقیم، به نوسان پایدار می رسد.
اسیلاتورها در ابتدا با استفاده از بازخورد مثبت ناپایدار شده و دامنه نوسان رو به افزایش می نهد. اما در دامنه ای معین این افزایش دامنه متوقف شده و نوسان ساز در آن دامنه شروع به نوسان می کند.
- یک اسیلاتور بایستی دارای بازخورد مثبت برای افزایش دامنه نوسانات باشد.
- یک اسیلاتور می بایست پس از رسیدن به دامنه نهایی از ناپایدار شدن نوسانات جلوگیری کند؛ و با آن دامنه به نوسانات خود ادامه دهد. این امر از طرق مختلفی قابل دستیابی است. برای مثال استفاده از خاصیت بهره ترانزیستور که در آن با افزایش دامنه سیگنال اعمالی به بیس ترانزیستور، بهره تقویتی ترانزیستور کاهش می یابد و به جای تقویت، تضعیف صورت می گیرد. بهره متغیر ترانزیستور با پارامتر نشان داده می شود و با سیگنال اعمالی به بیس ترانزیستور رابطه معکوس دارد.
فهرست مطالب:
مقدمه
اصول نوسان سازی
انواع نوسان سازها از نظر شکل موج
اصول کار مدارهای الکترونیکی نوسان ساز
نیازهای اساسی برای نوسان سازی
اصل بارک هاوزن
مثال
یک نوسان ساز چگونه به نوسان در می آید؟
تولید اسیلاتور مربعی
انواع نوسان سازهای سینوسی
انواع نوسان ساز از نظر مدار تعیین فرکانس
انواع نوسان سازهای LC از نظر شبکه فیدبک
نوسان ساز با شبکه فیدبک ترانسفورماتوری
نوسان ساز با شبکه فیدبک از طریق تقسیم ولتاژ سلفی (نوسان ساز هارتلی)
نوسان ساز با فیدبک تقسیم خازنی
فرکانس نوسان ساز
نوسان ساز کلاپ
فرکانس نوسان ساز کلاپ
نوسان ساز RC
نوسان ساز پل وین
نوسان ساز کریستالی
مولتی ویبراتور
و...