Praktická elektronika/Generátory/Oscilátory

Teorie

Zpětnovazební

Většina oscilátorů pracuje na principu kladné zpětné vazby, kdy je část energie z výstupu zaváděná zpět do vstupu. Při překročení určité hranice dojde ke vzniku kmitů. Základní podmínkou vzniku kmitů je tedy existence kladné zpětné vazby. Dále se definují tyto dvě podmínky vzniku oscilací:

• Amplitudová podmínka, která říká, že celkové zesílení otevřené smyčky musí být větší než 1. Tato podmínka je většinou zajišťována pomocí zesilovače. Např. Wienův člen má pro $f_{0}$ přenos ${\frac {1}{3}}$ a tudíž je v oscilátoru použít zesilovač se zesílením větší než 3.
• Fázová podmínka, která říká, že celková fáze otevřené smyčky musí být násobkem $2\pi$ (360°). Vlastně říká, že se musí jednat o kladnou zpětnou vazbu. Např. Jestliže má Wienův člen při $f_{0}$ fázi 0 je třeba použít zesilovač také s fází 0, tedy takový, který neobrací fázi.

Dynatronové

Především v mikrovlnné technice se používají oscilátory jejichž funkce je založena na součástce, která má volt-ampérovou charakteristiku se záporným diferenciálním odporem (např. Gunnova dioda). Zjednodušeně lze říci, že záporný odpor kompenzuje ztráty v rezonančním obvodu, který pak generuje netlumené kmity

Nízkofrekvenční oscilátor

Nízkofrekvenční oscilátory jsou většinou realizovány jako RC, kde zpětnovazebním prvkem je obvod složený z rezistorů a kondenzátorů.

S Wienovým členem

Zde jsou v obvodu zpětné vazby zařazeny kombinace členu RC tak, že můstkové zapojení a zavádí mezi výstup a vstup zesilovače kombinaci kladné a záporné zpětné vazby.

Vysokofrekvenční oscilátor

Vysokofrekvenční oscilátory jsou většinou realizovány jako LC. Kombinace cívky a kondenzátoru zapojených paralelně funguje jako rezonanční obvod, který kmitá na frekvenci:

$f=1/2*\pi \surd (LC)$

V LC rezonančním obvodě se energie přelévá mezi kondenzátorem a cívkou. Jeli kondenzátor nabitý, to znamená je na něm elektrický potenciál (napětí), začne cívkou protékat elektrický proud. který vytvoří magnetické pole. Poté co se kondenzátor vybije, začne magnetické pole zanikat a na cívce se indukuje napětí opačné polarity, které nabíjí kondenzátor. V případě ideálních součástek by se kondenzátor nabil na stejné napětí jako na začátku, ale opačné polarity a cyklus by začal znova jen s opačně směrovaným proudem.

Reálné cívky ale mají nenulový odpor a kapacitu, kondenzátory mají dielektrikum (materiál mezi elektrody), které také není ideální a tak kmity postupně zaniknou. Proto je v oscilátoru potřeba aktivního prvku, který dodává energii aby amplituda kmitů zůstala konstantní.

Tříbodové

Colpittsův

Tvoří hladký harmonický signál.

Hartleyův

Vackářův

Vackářův oscilátor viniká malou změnou výstupního napětí při změně frekvence kondenzátorem C₀.

Schéma Vackářovo oscilátoru