Осциллятор в электронике что это?

Осциллятор это устройство, которое осуществляет непрерывную, повторяющуюся, переменную форму волны без какой-либо подачи на входе. Осцилляторы в электронике обычно преобразуют однонаправленный ток из источника постоянного тока в переменную форму волны, которая имеет заданную частоту.

Базовый принцип работы осцилляторов может быть объяснён с помощью анализа работы типового колебательного LC-контура, показанного на рисунке ниже, который состоит из катушки индуктивности L и полностью заряженного конденсатор C. Конденсатор начинает разряжаться через катушку, что является следствием перетекания его электрической энергии в электромагнитное поле. Это поле аккумулируется катушкой.

В тот момент когда конденсатор полностью разрядится, в схеме какое-то время не будет протекать ток. Затем аккумулированная энергия в индуктивности генерирует противоэлектродвижущую силу, в схеме начинает протекать ток в том же направлении, что и раньше.

Это движение через идет до того момента, пока не иссякает электромагнитное поле, что является результатом обратного преобразования электромагнитной энергии в электрическую, вынуждая цикл повторяться. Но, теперь конденсатор заряжается с отрицательной полярностью, благодаря этому и получается осциллирующая форма волны на выходе колебательного контура.

Как мы знаем, колебания, которые появляются из-за взаимопревращения двух форм энергии, не могут продолжаться бесконечно долго, ведь из-за сопротивления схемы они подвержены эффекту потери энергии. Поэтому амплитуда этих колебаний будет постоянно снижаться, стремясь к нулю.

Это говорит о том, что для нормальной работы осциллятора необходимо получить колебания постоянной амплитуды и продолжающиеся на нужный нам временной интервал.

Для компенсации потерь нам потребуется внешняя энергия, но если ее будет поступать больше, чем теряться, то амплитуда колебаний будет увеличиваться. Если энергии будет меньше, то амплитуда колебаний будет снижаться.

Фактически, осцилляторы являются усилителями схемы, которые собраны с позитивной или восстанавливающей обратной связью (ОС), где часть выходного сигнал является ОС со входом. Такой усилитель имеет активный усиливающий компонент, который может быть транзистором или операционным усилителем, и синфазный сигнал ОС является ответственным за поддержку колебаний.

Виды осцилляторов

Осцилляторы можно классифицировать на различные типы, в зависимости от того, какой параметр будем рассматривать, а именно:

Осцилляторы с положительной обратной связью (ПОС) и с отрицательной обратной связью (ООС)
По форме сигнала: Осцилляторы с синусоидальной волной, с треугольной или квадратной формой волны, с волной большого размаха (пилообразной форму волны на выходе), и т.п
По частоте: осцилляторы с низкой частотой, аудио осцилляторы, осцилляторы высокой и очень высокой частоты, а также с ультра высокой частотой. и т.д
По типу используемого контроля частоты: RC и LC осцилляторы, кристаллические осцилляторы (используют кристаллы кварца для стабилизации)
По природе частотных колебаний волн: осцилляторы с постоянной частотой и с переменной или перестраиваемой частотой.

Осцилляторы широко используются в кварцевых часах, металло-детекторах, радиоприемниках, компьютерах, ультразвуковых и радиочастотных приспособлениях, оглушающем оружии, инверторах.