نوسان ساز چیست؟انواع مختلف مدارهای نوسان ساز و برنامه های آنها

معاملات 10. 04. 2023 337

فهرست مطالب

• نوسان ساز چیست؟انواع مختلف مدارهای نوسان ساز و برنامه های آنها
• 1. چگونه نوسان سازها کار می کنند
• 2. انواع مختلف نوسان ساز
• 3. برنامه های کاربردی برای نوسان سازها
• 4- مقایسه عملکرد نوسان ساز
• نتیجه

نوسان ساز چیست؟انواع مختلف مدارهای نوسان ساز و برنامه های آنها

یک ابزار مکانیکی یا الکترونیکی معروف به یک نوسان ساز بر اساس اصل نوسان عمل می کند ، که بسته به تغییر قدرت ، یک تغییر دوره ای را در بین دو شیء توصیف می کند. سیستم های تشخیص ، تقویم ها ، ساعت ها ، رادیوها و رایانه ها فقط چند نمونه از وسایل بی شماری هستند که از نوسان ساز استفاده می کنند.

یک نوع ساده از نوسان ساز مکانیکی یک آونگ ساعت است. ساعتهای اتمی با استفاده از نوسانات اتمی ، دقیق ترین وقت گیر ، زمان را حفظ می کنند. رایانه ها ، ردیاب های بی سیم ، فرستنده ها و تجهیزات فرکانس صوتی ، به طور خاص سینت سایزر موسیقی ، از نوسان سازهای برقی برای تولید سیگنال استفاده می کنند.

نوسان سازهای الکترونیکی به شکل ها و اندازه های مختلف ارائه می شوند. با این وجود ، آنها همیشه بر روی همان فرضیه اساسی کار می کنند: آنها از یک تقویت کننده حساس استفاده می کنند که خروجی آن به ورودی در فاز منتقل می شود. در نتیجه پیام دوباره پر می شود و خود را حفظ می کند. به بازخورد مطلوب گفته می شود. متأسفانه ، مکانیسم مشابه گاهی اوقات منجر به "زوزه" ناخواسته در سیستم های آدرس عمومی می شود.

1. چگونه نوسان سازها کار می کنند

یک کریستال کوارتز به طور معمول فرکانس عملیاتی یک نوسان ساز را کنترل می کند. چنین کریستال ها هر زمان که جریان مستقیم با فرکانس تعیین می شود با ضخامت آنها و نحوه استخراج آنها از سنگ معدنی اصلی ، ارتعاش می شود. برخی از نوسانگرها برای تعیین فرکانس ، سلف ، مقاومت و خازن را با هم ترکیب می کنند. بنابراین ، نوسان سازهایی که از بلورهای کوارتز استفاده می کنند ، بالاترین سطح ثبات (قوام فرکانس) را تولید می کنند.

ساعت ، یک نوسان ساز رایانه خاص ، به عنوان ضربان ساز ریزپردازنده عمل می کند. میزان اجرای یک پردازنده می تواند برنامه ها را تا حدودی به فرکانس ساعت بستگی داشته باشد ، که به طور معمول در Megahertz (MHZ) بیان می شود.

2. انواع مختلف نوسان ساز

انواع نوسان ساز به اشکال مختلفی ارائه می شوند اما می توانند تقریباً به نوسان سازها (که گاهی اوقات به آن نوسان سازهای خطی گفته می شود) و نوسان سازهای آرامش بخش تقسیم شوند.

در یک نوسان ساز هارمونیک ، قدرت به طور مداوم از فعال به عناصر منفعل جریان می یابد و مسیر بازخورد فرکانس نوسانات را تعیین می کند.

در مقابل ، یک نوسان ساز آرامش شامل تبادل برق بین قطعات فعال و منفعل است. در نتیجه ، فراوانی نوسانات توسط ثابت های زمانی مرتبط با فرآیندهای شارژ و تخلیه اداره می شود. در همین زمان ، نوسان سازهای آرامش بخش موج های غیر سینوسی (دندان اره ، مثلث یا مربع) را ایجاد می کنند و نوسانگرهای هارمونیک امواج سینوسی کم رنگ را از بین می برند.

متداول ترین گونه های نوسان ساز عبارتند از:

• نوسان ساز کنترل شده ولتاژ
• نوسان ساز کلپیتس
• نوسان سازهای Clapp
• نوسان ساز پل وین
• نوسان ساز تغییر فاز RC
• اسیلاتور هارتلی
• نوسان سازهای کریستالی
• نوسان سازهای الکترونیکی
• نوسان سازهای پیرس
• نوسانگرهای رابینسون
• نوسان سازهای سه تایی
• نوسان سازان پیرسون-آنسون
• نوسان سازهای تاخیر
• نوسان سازهای رویر
• نوسان سازهای همراه الکترون
• نوسان سازهای چند موج
• نوسان ساز آرمسترانگ
• نوسان ساز جمع کننده تنظیم شده
• نوسان ساز
• نوسان سازهای متقاطع
• نوسان ساز حلقه
• نوسان سازهای Dynatron
• نوسان سازهای میسنر

با توجه به پارامترهای در نظر گرفته شده ، مانند مکانیسم بازخورد ، شکل شکل موج خروجی و غیره ، نوسان سازها نیز می توانند به چند دسته تقسیم شوند. در اینجا این نوع کلاس ها وجود دارد:

• با استفاده از مکانیسم بازخورد برای طبقه بندی. دو نوع نوسان ساز بازخورد وجود دارد: مثبت و منفی.

• طبقه بندی بر اساس شکل شکل موج خروجی. نوسان سازهای جابجایی (که یک شکل موج خروجی اره اره را ایجاد می کنند) ، نوسان ساز موج مربع یا مستطیل ، نوسان ساز موج سینوسی و غیره.

• با استفاده از فرکانس سیگنال خروجی برای طبقه بندی داده ها. نوسان سازهای دارای فرکانس خروجی در محدوده صوتی شامل نوسان سازهای صوتی ، نوسان سازهای فرکانس رادیویی ، نوسان سازهای با فرکانس بالا ، نوسان سازهای با فرکانس بسیار بالا و نوسان سازهای فرکانس فوق العاده بالا هستند.

• بسته به نوع تنظیم فرکانس مورد استفاده ، طبقه بندی. نوسان سازهای RC ، نوسان سازهای LC ، نوسان سازهای کریستالی (که شکل موج خروجی را با تثبیت فرکانس از طریق کریستال کوارتز تولید می کنند) و غیره.

• طبقه بندی بستگی به نوع فرکانس شکل موج خروجی دارد: فرکانس متغیر یا تنظیم کننده و نوسان سازهای فرکانس ثابت.

3. برنامه های کاربردی برای نوسان سازها

نوسان سازها یک رویکرد ساده و ارزان برای تولید فرکانس سیگنال خاص هستند. به عنوان یک تصویر ، یک پیام با فرکانس پایین توسط یک نوسان ساز RC ، یک پیام با فرکانس بالا توسط یک نوسان ساز LC و فرکانس ثابت توسط یک نوسان ساز OP-AMP تولید می شود.

مقدار مؤلفه را می توان با استفاده از تنظیمات پتانسیومتر برای تغییر فرکانس نوسان تغییر داد.

اسیلاتورها در کاربردهای مختلفی استفاده می شوند، مانند:

• ساعت های کوارتز (که از یک نوسانگر کریستالی استفاده می کنند)
• مورد استفاده در انواع سیستم های صوتی و تصویری
• در چندین رادیو، تلویزیون و سایر تجهیزات ارتباطی استفاده می شود
• در فرکانس های رادیویی و دستگاه های اولتراسونیک، پردازنده ها، سیستم های تشخیص، شوکرها و اینورترها استفاده می شود.
• برای تولید پالس های ساعت مورد نیاز ریزپردازنده ها و میکروکنترلرها استفاده می شود
• در زنگ ها و آلارم ها استفاده می شود
• برای اجرای چراغ های زینتی (مانند چراغ های رقص) استفاده می شود.

4- مقایسه عملکرد نوسان ساز

توجه به این نکته مهم است که بسیاری از ابزارهای جایگزین برای هر انتخابی در نمودار قابل دسترسی هستند. به عنوان مثال، جایگزین هایی که معمولاً در DigiKey برای نوسان گرهای MEMS فرکانس ثابت ارائه می شوند، دارای ثبات فرکانسی از 150 قسمت در میلیون تا 50 قسمت در میلیارد هستند. یک نوع نوسانگر ممکن است امکاناتی برای پایداری یا دقت فوق العاده بالا در یک محدوده دمایی گسترده ارائه دهد، اما این لزوماً نشان نمی دهد که جایگزین دیگری برای نیازهای دقت شما ارزان تر نخواهد بود، با توجه به طیف گسترده ای از ثبات فرکانس که همراه با آن است.

Coor-Winfield OX200-SC-010. 0M 10MHz VCOCXO یک نوسان ساز کریستالی با پایداری فرکانس فقط +/- 1. 5 قسمت در میلیارد به عنوان یک مورد مصور است. برای همان ثبات فرکانس +/- 1. 5ppb، نوسانگر اتمی IQD Frequency Products LFRBXO059244BULK 10MHz در اعداد تک واحدی بیش از ده برابر قیمت دارد. با در نظر گرفتن این موارد، مواردی وجود خواهد داشت که نوسانگر اتمی 2000 دلاری گزینه بهتری برای یک نوسانگر بسیار دقیق است.

یک VCOCXO ساخته شده توسط IQD Frequency Products همچنین دارای پاسخ فرکانسی به طرز شگفت انگیزی بهتر از +/- 1ppb اسیلاتور اتمی در محدوده دمایی بزرگتر است. با هزینه ای که کمتر از ده برابر ارزان تر از جایگزین اتمی است، در حالی که هنوز کمتر از دو برابر گران تر از دستگاه Coor-Winfield در حجم های واحد است. شگفت انگیز است که منابع ساعت اتمی هنوز در دسترس هستند، و حتی شگفت انگیزتر است که می توان یک نوسانگر کریستالی دقیق تر را با هزینه بسیار کمتر خریداری کرد.