Elektriske oscillationer

En elektronisk oscillator er et elektronisk kredsløb, som producerer et repetitivt elektronisk signal, ofte sinus-, trekant-, savtak- eller firkant-formet.

Elektroniske oscillatorer anvendes i størstedelen af elektronik i dag som taktgiver til f.eks.:

• Modem
• Radioforsats
• Radiosender (bærebølge-generator)
• Mikroprocessor
• Faselåst kredsløb
• Frekvenstæller
• Funktionsgenerator
• Ur (kronometer) (den digitale udgave)
• Spændingsstyret oscillator (VCO)

Man modulerer ofte en oscillator med et signal eller en anden oscillators signal.

Typer af elektroniske oscillatorer

Der er følgende hovedtyper af elektroniske oscillatorer:

• den harmoniske oscillator
• kiposcillatoren (kun diskrete signal udgangsniveauer – f.eks. digital; "høj" og "lav")

Herudover haves oscillatorer som genererer kaotiske signaler:

• kaotisk oscillator
  • (med negativ differentiel modstand; NDR-oscillator)
  • Chua-kredsløb

Harmonisk oscillator

Blokdiagram af en harmonisk oscillator; en forstærker A med dens output v_o fødet tilbage ind i dens input v_f gennem et elektronisk filter kredsløb, β(jω).

Armstrong oscillator principdiagram.

Colpitt oscillator principdiagram.

Hartley oscillator principdiagram.

Pierce oscillator diagram. Inverter-forstærkerne behøver ikke Schmitt-trigger-funktion som vist i diagrammet.

Wienbro-oscillator diagram.

Vackář oscillator principdiagram. Kredsløbet udmærker sig ved at kunne svinge stabilt og rent over et stort frekvensområde ved f.eks. at variere C0 eller L1.

Den harmoniske oscillator giver et sinus-formet udgang. En harmonisk oscillators grundform er en forstærker koblet sammen med et elektronisk filter i form af tilbagekobling; hvor filterets indgang er koblet til forstærkerens udgang – og filterets udgang er koblet til forstærkerens indgang. Filteret har typisk også en signal-jord-forbindelse, men behøver dog ikke at have det.

Forudsætningen for at kredsløbet oscillerer og med et sinusformet output er, at forstærkerens forstærkning og filterets dæmpning multipliceret sammen, kun er lidt større end én og har den rette fase/tidsforsinkelse ved den ønskede frekvens – og mindre end én for alle uønskede frekvenser.

Der er mange måder at designe en harmonisk oscillator på, fordi der er mange måder at forstærke, filtrere og tilbagekoble på – f.eks.:

• NDR-oscillator
• (Wienbro-oscillator og "Twin-T")
• Vackář-oscillator

Kiposcillator

Kiposcillator principdiagram med Schmitt-trigger-funktion.

Kiposcillator principdiagram typisk uden Schmitt-trigger-funktion. Kredsløbet ses typisk også med 10*R ved Vx.

Pierce oscillator diagram i kiposcillator udgave.

Kiposcillatoren anvendes ofte til at producere ikke-sinusformede signaler, som f.eks. savtak, trekant og firkant signaler.

Forudsætningen for at kredsløbet oscillerer er, at forstærkerens forstærkning og filterets dæmpning sammen, kun er meget større end én – og eventuelt har Schmitt-trigger-virkning. Tidsforsinkelsen i filter og forstærker tilsammen afgør frekvensen.

Typer af kiposcillatorer er:

• Astabil multivibrator

Oscillatorkarakteristika

• Grundfrekvens:
  • Hvilken frekvenser eller frekvensbånd kan den frembringe.
• Harmonisk oscillator:
  • Hvor godt er andre frekvenser end grundfrekvensen dæmpet – harmonisk og anden forvængning.
• Kiposcillator:
  • Hvor nøjagtig er flanker eller skiftene i forhold til ønsket – (fase)-jitter.
• Belastning:
  • Hvilken amplitude kan oscillatoren afgive signalet med.
  • Hvilken effekt kan oscillatoren afgive signalet med.
  • Hvor robust er oscillatoren overfor ikke-lineare belastninger.

Kilder/referencer

1. en:Van der Pol oscillator
2. "aw-bc.com: Van der Pol Circuit". Arkiveret fra originalen 31. januar 2012. Hentet 27. februar 2011.
3. "A Simple Circuit Implementation of a Van der Pol Oscillator. Ned J. Corron". Arkiveret fra originalen 10. januar 2011. Hentet 27. februar 2011.
4. Webarchive backup: Jiří Vackář, LC Oscillators and their Frequency Stability, TESLA Report 1949

Se også

• Spændingsstyret oscillator
• Faselåst sløjfe

Eksterne henvisninger

Wikimedia Commons har medier relateret til: Elektronisk oscillator

• Oscillatorkonstruktion Arkiveret 12. oktober 2004 hos Wayback Machine