Tato prezentace byla vytvořena v rámci projektu Orbis pictus 21. století

OB21-OP-EL-ELN-JANC-U-2-018 Oscilátory OB21-OP-EL-ELN-JANC-U-2-018

Oscilátory RC Oscilátory RC mají zpětnovazební řídící čtyřpól vytvořený kombinací rezistorů R a kondenzátorů C. Vlastnost řídícího čtyřpólu musí pro požadovanou frekvenci f0 splňovat amplitudovou i fázovou podmínku kmitání. Jako řídící čtyřpól se nejčastěji používá fázovací čtyřpól (článek) RC a Wienův článek.

Oscilátory s fázovacími čtyřpóly RC Obr. 4 Jednoduchý oscilátor RC

Oscilátory s fázovacími čtyřpóly RC Podmínky pro vznik jsou stejné jako u předchozích typů. Útlum způsobený průchodem signálu přes články musí být zesilovačem kompenzován. Aktivní čtyřpól je tvořen tranzistorem v zapojení se společným emitorem, u kterého je fázový posuv výstupního napětí vůči vstupnímu napětí 180. Podle fázové podmínky kmitání musí být fázový posun zpětnovazebního čtyřpólu také 180.

Oscilátory s fázovacími čtyřpóly RC Jelikož je zpětnovazební čtyřpól tvořen třemi stejnými za sebou spojenými členy RC, musí na každém článku RC vzniknout fázový posuv 60. Frekvence f0, při které u uvedeného čtyřpólu nastane posuv je dána vztahem

Oscilátory s fázovacími čtyřpóly RC Podle toho se volí hodnoty R a C. Nevýhodou tohoto oscilátoru je, že pro zvolené hodnoty může kmitat pouze jednou frekvencí. Pro změnu frekvence je potřeba souběžně změnit hodnoty tří prvků – buď kondenzátorů nebo rezistorů. V obvodu oscilátoru lze použít jen lichý počet tranzistorů, zapojených tak, že jejich výstupní napětí má vůči vstupnímu napětí fázový posun 180.

Oscilátory RC s Wienovým článkem Obr. 5 Oscilátor s Wienovým článkem

Oscilátory RC s Wienovým článkem U těchto oscilátorů je zpětnovazebním čtyřpólem Wienův článek, který má selektivní vlastnosti. Znamená to, že napěťový přenos tohoto článku má maximum při určité frekvenci f0. Směrem nahoru nebo dolů od této kritické frekvence se přenos zhoršuje. Při kritické frekvenci má Wienův článek nulový fázový posun mezi výstupním a vstupním napětím. Pro splnění fázové podmínky se proto musí řešit aktivní čtyřpól jako dvojstupňový tranzistorový zesilovač v zapojení se společným emitorem.

Oscilátory RC s Wienovým článkem Tím je fázový posun mezi napětími u aktivního čtyřpólu 360 a z toho vyplývá, že tímto zapojením je splněna fázová podmínka vzniku kmitů. Značné zesílení dvou stupňů je na potřebné malé zesílení zmenšeno frekvenčně nezávislou zápornou zpětnou vazbou. Kritická frekvence je dána vztahem

Krystalové oscilátory Tyto oscilátory jsou z hlediska frekvenční stability nejvýhodnější. Jejich řídící obvod tvoří piezoelektrický rezonátor. Je to výbrus krystalu křemene nebo turmalínu, uložený mezi dvěma kovovými elektrodami. Střídavé napětí přiložené na elektrody rezonátoru vyvolá mechanické kmity krystalového výbrusu, jejichž amplituda je závislá na frekvenci přiloženého napětí.

Krystalové oscilátory Když frekvence budícího napětí bude rovna mechanické rezonanční frekvenci výbrusu, dosáhne amplituda mechanických kmitů rezonátoru maxima. Nárůst a pokles amplitudy mechanických kmitů se navenek projevuje jako změna elektrické impedance rezonátoru vzhledem ke zdroji budícího střídavého napětí.

Krystalové oscilátory Obr. 6 Krystalový oscilátor

Krystalové oscilátory Jedná se v podstatě o Clappův oscilátor, ve kterém je řídící obvod LC nahrazen piezoelektrickým rezonátorem. Frekvence generovaných kmitů je mezi sériovou a paralelní rezonanční frekvencí piezoelektrického rezonátoru. fs < f0 < fp Střídavý proud nesmí v krystalových oscilátorech překročit určitou mezní hodnotu, protože by se mohla narušit stabilita , nebo by se mohl mechanicky poškodit krystal.

Děkuji za pozornost Ing. Ladislav Jančařík

Literatura J. Chlup, L. Keszegh: Elektronika pro silnoproudé obory, SNTL Praha 1989 M. Bezděk: Elektronika I, KOPP České Budějovice 2002