Odborný výcvik ve 3. tisíciletí ELII - 6.2.1 OSCILÁTORY, ZAPOJENÍ LC OSCILÁTORŮ Obor: Elektrikář slaboproud Ročník: 2. Vypracoval: Bc. Svatopluk Bradáč Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky

Oscilátory Nezpracovávají žádný vstupní signál, ale naopak jsou sami zdrojem – generátorem střídavého el. signálu.(jak pro nf tak pro vf).Jsou označovány za autonomní, vytváří signál bez vnějšího buzení. Základem osc. je zesilovač s vhodně vytvořenou zpětnou vazbou. Podle průběhu časového signálu rozdělujeme osc. na : harmonické - vytvářejí nf nebo vf napětí sinusového průběhu s přesně určenou a stálou frekvencí neharmonické – vyrábějí signály nesinusového průběhu (např. obdélníkové nebo pilovité kmity) jejichž časový průběh je periodický.

Vlastnosti oscilátorů Opakovací kmitočet (fo) a doba periody (T) : přičemž platí fo = 1/T Stálost (stabilita ) kmitočtu generovaného napětí : tato důležitá vlastnost osc. je číselně určena absolutní hodnotou podílu,změny kmitočtu,ke které došlo během určitého časového intervalu a za definovaných podmínek a stabilního kmitočtu s = ∆fo/fo Laditelnost : je možnost záměrné změny f osc.. Dle tohoto hlediska se rozdělují osc. na: osc. s pevným f osc. s proměnným f Rozsah f ve kterém lze v daném osc. uskutečnit ladění, se nazývá přeladitelnost.

Rozdělení oscilátorů : dle toho, jakého druhu je řídící obvod, rozdělujeme harmonické osc. na: osc. LC osc. RC osc. řízené krystalem dle tvaru časového průběhu generovaného napětí : osc. harmonických kmitů osc. obdélníkových (pravoúhlých) kmitů osc. trojúhelníkových kmitů osc. kmitů jiného tvaru

OSCILÁTORY LC - nejpoužívanější,skládají se z rezonančního obvodu složeného z L a C ,tranzistoru jako zesilovacího členu a kladné zpětné vazby, pomocí níž vznikají netlumené kmity s konstantní amplitudou a frekvencí určenou rezonančním obvodem. Osc. tohoto typu mají nejméně zkreslený průběh výstupního napětí, protože rezonanční obvod potlačuje vyšší harmonické složky. Dle zapojení rozlišujeme osc. LC. : S indukční vazbou Tříbodové osc.-rezonanční obvod je připojen ve třech bodech :Hartleyův osc. Colpittsův osc. Clappův osc.

Kmitočet LC oscilátorů je určen rezonančním obvodem LC Kmitočet LC oscilátorů je určen rezonančním obvodem LC. Především jeho vlastnosti určují výsledné parametry celého oscilátoru, a to nejen kmitočet, ale i jeho stabilitu. Zapojením obvodu podle obr. 1. se ze zdroje nabije kondenzátor C na napětí U. Odpojením zdroje a připojením cívky L paralelně ke kondenzátoru C se kondenzátor přes cívku začne vybíjet. Cívkou začne protékat proud a kolem ní se vytváří magnetické pole. Obr.1

Po vybití kondenzátoru proud přestane téci, v cívce se indukuje napětí opačného směru a tímto napětím se zpětně začne nabíjet kondenzátor. Po jeho nabití se děj bude opakovat. Cívka s kondenzátorem si navzájem vyměňují energii – obvod kmitá na kmitočtu. Protože jsou v obvodu ztráty, amplitudu kmit exponenciálně klesá a kmity jsou tlumené. Když ztráty v obvodu budeme nahrazovat např. zesilovačem nebo součástkou se záporným diferenciálním odporem, nebude amplituda kmitů klesat a tím dostaneme zdroj střídavých kmitů – LC oscilátor. Základem LC oscilátoru je zesilovač, ve kterém jsou splněny podmínky pro vznik oscilací (stejně jako u oscilátorů RC). Zapojení LC oscilátor je mnoho a proto mají jména podle svých tvůrců.

a) Oscilátor Meisner

Základem je vf. laděný zesilovač v zapojení SE Základem je vf. laděný zesilovač v zapojení SE. Ten obrací fázi výstupního napětí a proto se fáze zpětnovazebního napětí musí pootočit o 180°, aby byla splněna fázová podmínka pro vznik oscilací. Otočení fáze se provede zpětnovazební cívkou LZV tím, že se prohodí její vývody, (Tečkou se značí začátek vinutí.) a kladná zpětná vazba, zavedená z výstupu zesilovače zpět na vstup, je nakreslena tlustou čarou. Amplitudová podmínka se splní vhodným převodem mezi cívkami L a LZV. Výstupní signál se odebírá kapacitní vazbou pomocí CV2 nebo induktivní vazbou pomocí další vazební cívky. Kondenzátor Cf představuje zkrat zdroje pro vf. signál.

b) Oscilátor Hartley

Platí mezi tzv. tříbodová zapojení, protože rezonanční obvod LC je připojen k zesilovači ve třech bodech. Kolektor tranzistoru je napájen do odbočky na cívce a tím na jejím horním konci dostane napětí fázově pootočené o 180° vzhledem k napětí na kolektoru. Toto zpětnovazební napětí je přivedeno zpět na vstup zesilovače. Výstupní napětí oscilátoru se odebírá kapacitní nebo induktivní vazbou.

c) Oscilátor Colpittz

Patří také mezi tříbodová zapojení oscilátorů Patří také mezi tříbodová zapojení oscilátorů. Neinvertující zesilovač je v zapojení SB. Kladná zpětná vazba je zavedena z výstupu zpět na vstup přes C1. Velikost kladné ZV je určena dělícím poměrem kapacitního děliče C1, C2. Zapojení na obr. vpravo je identické s levým obrázkem, ale kreslí se častěji pravé schéma. Toto zapojení oscilátoru se používá ve vstupních obvodech rozhlasových přijímačů FM a televizních přijímačů, protože tranzistor v SB zesiluje do vyšších kmitočtů než v zapojení SE.

d) Oscilátor Clapp

Používá neinvertující zapojení SC Používá neinvertující zapojení SC. Kladná ZV je zavedena z emitoru do kapacitního děliče C1, C2, který je součástí laděného obvodu ve vstupu zesilovače. Výsledná ladící kapacita je dána sériovým zapojením kondenzátorů C1, C2, C3. Kapacita kondenzátorů C1, C2 je řádově tisíckrát větší než C3. Tím se změny mezielektrodových kapacit na výslednou ladící kapacitu nebudou prakticky uplatňovat a stabilita tohoto oscilátoru dosahuje hodnoty 105, zatím co stabilita předchozích zapojení LC oscilátorů je 103. Jeho přeladitelnost je malá, pouze v poměru kmitočtů 1:1,2 a proto se dá použít pouze ve vysílačích, které se přelaďují v úzkém kmitočtovém pásmu.

Děkuji Vám za pozornost Střední průmyslová škola Uherský Brod, 2009 Bc. Svatopluk Bradáč Střední průmyslová škola Uherský Brod, 2009 Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky