Армстронгов осцилатор

Армстронгов осцилатор или Мајснеров осцилатор је назван је по Едвину Х. Армстронгу, који га је конструисао.^[1]^[2] Користи се као локални осцилатор у пријемницима, као извор у сигналним генераторима и као РФ осцилатор у рангу средњих и високих фреквенција. Спада у групу осцилатора који дају синусоидалан сигнал.

Типови осцилатора[уреди | уреди извор]

Постоје двије групе осцилатора: синусоидални и релаксациони.^[3] Први се састоје од РЦ или ЛЦ кола код којих фреквенција осциловања може да се подешава, или се састоје од кристала који имају фиксну фреквенцију осциловања. Релаксациони генеришу троугаони, експоненцијални сигнал или четвртке. Карактеристике Армстронговог осцилатора су:

користи ЛЦ коло да би постигао фреквенцију осциловања
фреквенција је стабилна
амплитуда је релативно константна

ЛЦ осцилатор[уреди | уреди извор]

Овај осцилатор спада у групу ЛЦ осцилатора који имају фреквенцију осциловања: $f={\frac {1}{2\pi {\sqrt {LC}}}}$

ЛЦ осцилатори се ријетко корисе за веома ниске фреквенције, јер тада би кондензатори и калемови били велики и тешки за израду. Ако је дато паралелно ЛЦ коло као на слици, погледајмо шта се дешава са напоном и струјом кроз калем и кондензатор:

За q=q0 струја у колу је једнака нули и енергија је сконцентрисана у електричном пољу кондензатора. Са порастом струје, кондензатор се празни и када струја достигне максималну вриједност, сва енергија је у магнетном пољу калема. За вријеме негативне полупериоде, када струја опада, кондензатор се пуни: електрода која је у првом случају била наелектрисана позитивно, сада се негативно наелектрише и обратно. Енергија је у пољу кондензатора. Када струја достигне нулу, кондензатор се напунио, струја опада до –и(маx) када је кондензатор празан а енергија у магнетном пољу калема.

Компоненте које су потребне да би се направио Армстронгов осцилатор приказане су на следећим сликама.

Појачавач[уреди | уреди извор]

Слика показује конвенционални појачавач. Ово је степен са заједничким емитором и омогућава фазни помак од 180 степени између базе и колектора.

Коло за детерминисање фреквенције[уреди | уреди извор]

C1 је промјењиви кондензатор и служи за подешавање резонантне фреквенције на жељену вриједност.

Коло повратне спреге[уреди | уреди извор]

Коло представља негативну повратну спрегу и користи L1 као примар и L2 као секундар трансформатора да би се омогућио помак од 180 степени. Промјењиви отпорник се користи за контролисање струје која прође кроз L1. Када је подешен на максималну вриједност, већина струје протиче кроз Л1. Трансформатор тада прикупља максимум сигнала, што се одражава на смањење амплитуде у колу L2, C1.

Када отпорник подесимо на најмању вриједност, амплитуда расте. R1 се обично бира тако да кроз L1 протиче струја која је у стању да претрпи осцилације дијела кола са L2 и C1. Комплетна шема оцсилатора изгледа овако:

Везањем кола спреге преко кондензатора C2 за базу Q1, затвара се петља повратне спреге (означено стрелицама). Рецимо да смо довели позитиван сигнал на базу транзистора Q1. Ова струја пролази кроз L1 и R1 i izaziva da napon na L1 порасте. Напон је доведен на L2 и инвертован. Овим је омогућено да је напон на L2 и C1 позитиван и у фази са напоном базе. Позитивни сигнал сада се води преко C2 до базе транзистора Q1. Кад се Vcc доведе у коло, мала базна струја прође кроз отпорник R2 и трансистор проведе. Ово даље тјера колекторску струју да потекне од масе кроз Q1, L1 и R1 до +Vcc. Струја кроз L1 ствара магнетно поље а оно индукује напон на L2. C2 гомила позитиван сигнал на базу транзистора па Q1 теже проводи. Што трансистор теже проводи то већа струја иде кроз L1 а на L2 се индукује већи напон и већи позитивни сигнал се враће на базу Q1. Током овога, коло које детерминише фреквенцију сакупља све више енергије а C1 се пуни до напона индукованог на L2.

Транзистор ће овако да ради док не постигне засићење. Кад до засићења дође, колекторска струја постиже највећу вриједност и не може даље да расте. Са стабилном струјом кроз R1 нема промјена магнетног поља а тиме ни напона да се индукује на секундару. C1 се сада понаша као напонски генератор и празни се. Како напон на C1 опада његова енергија се претвара у магнетно поље L2.

Шта се дешава са C2? Напон на C2 је достигао скоро исту вриједност као на C1. Ако се C1 празни, празни се и C2. C2 ће се празнити кроз R2. Ако се Ц2 празни, колекторска струја почиње да опада. Смањење ове струје утиче да магнетно поље од L1 колабира, што индукује негативан напон на секундару и чини базу негативнијом. Ово се наставља док Q1 не оде у засићење (негативно). Када је Q1 у засићењу коло са L2 осцилује. Ефекат осциловања производи синусоидалан талас и дрзи Q1 у засићењу. Да нема повратне спреге, осцилације L2 и C1 би се зауставиле већ послије неколико циклуса. Како напон наспрам C1 достгне најмању вриједност, C1 почиње да се празни према 0 волти, напон на бази постаје позитиван и омогућава да потече струја колектора. Ова струја ствара магнетно поље у L1 и Q1 иде према засићењу.

Горња слика показује однос напона и струје кроз колектор. Колекторска струја тече само у кратким тренуцима током сваком циклуса.

Суштина функционисања осцилатора је ова: енергија која се доведе транзистору преноси се до кола са трансформатором и изазива његово осциловање. У току сваког циклуса транзистор кратко проведе и враћа трансформаторском колу довољно енергије да амплитуде одрзи константном.

Шема показује Армстронгов осциллатор какав се најчешће сријеће. R3 је додат да би побољшао температурну стабилност, T2 је РФ трансформатор који редукује нежељену рефлектовану импендансу од напајања ка осцилатору.

Референце[уреди | уреди извор]

^ Edwin H. Armstrong, "Wireless receiving system" U.S. patent 1,113,149 (filed: 19 October 1913; issued: 6 October 1914).
^ Alexander Meissner, "Einrichtung zur Erzeugung elektrischer Schwingungen" [Equipment for production of electrical oscillations], Reichspatent no. 291,604 (filed: April 10, 1913; issued: June 23, 1919).
^ Адел С.Седра, Кеннетх C.Смитх. Мицроелецтрониц цирцуитс.

Спољашње везе[уреди | уреди извор]