په الکترونیک کې د اوسیلیټر د کار اصل

په الکترونیکي وسایلو کې د اوسیلیټرونو د کار اصل

په الکترونیکي وسایلو کې اوسکیلیټر یو له خورا مهمو سرکټونو څخه دی ځکه چې دا د بهرني بدیل جریان (AC) ان پټ اړتیا پرته په خپلواکه توګه دوراني سیګنالونه تولیدوي. نږدې ټول عصري وسایل د ډیجیټل ساعتونو او راډیوګانو څخه تر ګرځنده تلیفونونو او کمپیوټرونو پورې د سپوږمکۍ مخابراتي سیسټمونو پورې د اوسکیلیټرونو څخه کار اخلي. په بل عبارت، اوسکیلیټر د سرکټ "زړه" په توګه فکر کیدی شي، چې د وخت (ساعت) تنظیمولو، معلوماتو لیږدولو، یا د بار وړونکي څپو تولیدولو لپاره تکراري سیګنال نبضونه چمتو کوي. دا مقاله د اوسکیلیټرونو کاري اصولو، د دوی اجزاو، او د عام کارول شوي اوسکیلیټرونو ډولونو په اړه بحث کوي.

د اوسیلیټرونو پوهیدل

په ساده ډول، اوسیلیټر یو بریښنایی سرکټ دی چې د دوراني بریښنایی څپې تولیدوي، لکه ساین، مربع، مثلث، یا د سوري غاښ څپې. د اوسیلیټر لومړنۍ ځانګړتیا د دې وړتیا ده چې په یوه ځانګړي فریکونسۍ کې په دوامداره توګه تکراري سیګنال تولید کړي. دا فریکونسۍ د غوښتنلیک اړتیاو پورې اړه لري، خورا ټیټ (د مثال په توګه، یو څو هرټز) څخه تر خورا لوړ (GHz) پورې کیدی شي.

اوسیلیټرونه د دودیزو امپلیفیرونو څخه توپیر لري. امپلیفیرونه د پراخولو لپاره د ان پټ سیګنال ته اړتیا لري، پداسې حال کې چې اوسیلیټرونه د فیډبیک میکانیزمونو او ځینې شرایطو له لارې چې د اورښت لامل کیږي خپل سیګنال "جوړوي".

اساسي مفهوم: مثبت غبرګون

په اوسکیلیټرونو کې تر ټولو بنسټیز اصل مثبت فیډبیک دی. په امپلیفیر سرکټ کې، د محصول سیګنال یوه برخه اخیستل کیږي او بیرته ان پټ ته راستنیږي. که بیرته راستنیدونکی سیګنال د ان پټ سره په مرحله کې وي، نو فیډبیک مثبت بلل کیږي. مثبت فیډبیک سیګنال پراخوي، او که شرایط پوره شي، نو سیګنال به په یو باثباته ارتجاع کې وده وکړي.

په عمل کې، اوسیلیټرونه تقریبا تل د امپلیفاینګ عنصر (ټرانزیسټر، آپ-امپ، یا ویکیوم ټیوب په زړو ټیکنالوژیو کې) او همدارنګه د انتخابي فیډبیک شبکه کاروي چې فریکونسي ټاکي.

د اورښت د رامنځته کېدو شرایط (برخاسن معیار)

د دې لپاره چې یو اوسیلیټر د حرکت کولو لپاره، د بارخاوسن معیارونه عموما کارول کیږي، یعنې دوه اصلي شرایط:

۱. د طول البلد شرایط (د لوپ ګین):
د لوپ ګټه باید د پیل په وخت کې د ۱ سره مساوي وي یا د ۱ څخه لږ څه زیاته وي. په ریاضي ډول:
\|Aβ\| ≥ ۱
دلته A د امپلیفیر ګټه ده، پداسې حال کې چې β د فیډبیک فکتور دی.

۲. د مرحلې اړتیاوې:
د لوپ لارې په اوږدو کې د ټول پړاو بدلون باید 0° یا د 360° ضرب وي. دا پدې مانا ده چې ان پټ ته راستنیدونکی سیګنال باید د ان پټ سیګنال سره په مرحله کې وي.

که چیرې دا دوه شرایط پوره شي، یو کوچنی سیګنال (معمولا د برخې د تودوخې شور څخه سرچینه اخلي) به په دوامداره توګه پراخ شي تر هغه چې دا یو ثابت حالت ته ورسیږي.

د اوسیلیټر کاري مرحلې

۱. پیل (د حرکت پیل کول)
کله چې سرکټ لومړی ځل بریښنا ورکول کیږي، نو د ننوتلو سیګنال شتون نلري. په هرصورت، تل د اجزاو دننه یو څه شور شتون لري. دا شور امپلیفیر ته ننوځي او پراخیږي. که چیرې په یوه ټاکلي فریکونسۍ کې د فیډبیک شبکه د مرحلې او پراخوالي اړتیاوې پوره کړي، نو د فریکونسۍ برخه به غالب شي او وده به دوام وکړي.

۲. د فریکونسۍ لوړوالی او انتخاب
د فیډبیک شبکې معمولا انتخابي وي، پدې معنی چې دوی یوازې ځینې فریکونسیو ته اجازه ورکوي چې سم مثبت فیډبیک ترلاسه کړي. په پایله کې، اوسیلیټر به په دې فریکونسیو کې کار وکړي، پداسې حال کې چې نورې فریکونسی به ډمپ شي.

۳. د طول البلد ثبات (ثابت حالت)
که چیرې د لوپ ګټه له ۱ څخه زیاته وي، نو طول به تر هغه وخته پورې زیات شي تر څو چې سرکټ سیچوریٹ شي او سخت تحریف تجربه کړي. د باثباته محصول تولید لپاره، اوسیلیټر د طول محدودولو یا کنټرول میکانیزم ته اړتیا لري، د بیلګې په توګه:
- د ټرانزیسټرونو/آپ-امپس طبیعي غیر خطي والی،
- د محدودونکي ډایډونو کارول،
- کوچنی تاپدیدونکی څراغ (په کلاسیک وین برج اوسیلیټر کې)،
- په ځینو اوسیلیټرونو کې AGC (د اتوماتیک ګټې کنټرول).

په مستحکم نقطه کې، د لوپ اغیزمنه ګټه په سمه توګه شاوخوا 1 کیږي ترڅو طول البلد نور زیات یا کم نشي.

د فریکونسۍ ټاکلو عناصر

د څپو فریکونسي معمولا د فریکونسي ټاکلو شبکې لخوا ټاکل کیږي، د مثال په توګه:

۱. RC (ریزیسټر-کپاسیټر)
د ټیټ څخه تر منځنۍ فریکونسیو لپاره مناسب (تر سلګونو kHz پورې آډیو).
۲. LC (انډکټر-کپاسیټر)
د راډیو فریکونسیو لپاره عام (د سلګونو kHz څخه تر لسګونو MHz پورې).
۳. کرسټال (کوارټز کرسټال)
د لوړ فریکونسۍ ثبات چمتو کوي، چې د مایکرو کنټرولر ساعتونو، کمپیوټرونو او مخابراتو لپاره عام دی.

څومره چې د فریکونسۍ ټاکلو عنصر ډېر باثباته وي، د تودوخې، ولتاژ او بار ګډوډۍ کې د بدلونونو په وړاندې به د اوسکیلیټر محصول ډېر باثباته وي.

د اوسیلیټرونو عام ډولونه

۱. د RC اوسیلیټر
د RC اوسیلیټرونه د مقاومت کونکو او کپیسیټرونو ترکیب کاروي ترڅو د ځانګړي پړاو بدلون تولید کړي.

الف. د RC فیز شفټ اوسیلیټر
د ډیری RC مرحلو په کارولو سره چې ټولټال 180 درجې مرحله بدلون لري، یو انورټینګ امپلیفیر اضافه کیږي ترڅو د 360 درجو لپاره بل 180 درجې چمتو کړي. د آډیو فریکونسیو کې د ساین څپو تولید لپاره مناسب.

ب. د وین پل اوسیلیټر
یو له خورا مشهورو ساین اوسیلیټرونو څخه. دا د فریکونسۍ ټاکلو لپاره د وین پل (د لړۍ او موازي RC سرکټونو ترکیب) کاروي. د دې ګټه د ټیټ تحریف دی که چیرې طول و عرض ښه کنټرول شي، د مثال په توګه، د ګټې کنټرول عنصر په توګه د تاپېدونکي څراغ په کارولو سره.

۲. د LC اوسیلیټر
د LC اوسکیلیټر د انډکټر (L) او کپیسیټر (C) سرکټ د ریزونانس پر بنسټ ریزونانسونه تولیدوي. د ریزوننټ مثالي فریکونسي دا ده:

\[
f = \frac{1}{2\pi\sqrt{LC}}
\]

مشهور ډولونه:
- هارټلي اوسیلیټر: په لړۍ کې په یو انډکټر یا دوه انډکټرونو کې نلونه کاروي.
- کولپټس اوسیلیټر: د کپیسیټر ویشونکی کاروي (په لړۍ کې دوه کپیسیټرونه).
- کلیپ اوسیلیټر: د کولپټس یو ډول چې د ثبات لپاره اضافي کپیسیټر لري.

د LC اوسیلیټرونه په پراخه کچه په راډیو ټرانسمیټرونو، ریسیورونو، VCOs (ولتاژ کنټرول شوي اوسیلیټرونه)، او نورو RF سرکیټونو کې کارول کیږي.

۱۱. اوسیلیټر کرسټال
کرسټال اوسیلیټرونه د ډیر تیز (لوړ-Q) کوارټز کرسټال میخانیکي ریزونانس کاروي. له همدې امله، د دوی فریکونسي خورا دقیق او مستحکم ده. عام کرسټالونه په 32.768 kHz (ساعت)، 8 MHz، 16 MHz، 25 MHz، او ډیری نورو ارزښتونو کې شتون لري.

زیات:
- د لوړې فریکونسۍ ثبات،
- د عادي RC/LC په پرتله ټیټ پړاو شور.

کمښت:
- فریکونسي بدلول اسانه ندي،
- د موټر چلولو لپاره مناسب سرکټ ته اړتیا ده ترڅو کرسټال ډیر نه شي.

۴. د آرامۍ اوسیلیټر
د ساین څپې اوسیلیټر برعکس، یو آرام کوونکی اوسیلیټر د کپیسیټر په مکرر چارج او خارجولو سره غیر ساین څپې (مربع، مثلثي، ارټوت) تولیدوي. مثال:
- اسټبل ملټي وایبریټر (ټرانزیسټر یا IC 555 پر بنسټ)،
- د شمیټ ټریګر پر بنسټ اوسیلیټر.

دا اوسیلیټر د نبض جنراتورونو، ټایمرونو، PWM، او ډیجیټل سرکټونو لپاره مشهور دی.

د اوسیلیټر ډیزاین کې مهم عوامل

۱. د فریکونسۍ ثبات
د اجزاو زغم، تودوخې، عمر، او ولتاژ بدلونونو لخوا اغیزمن کیږي. د دقیق سیسټمونو لپاره، کرسټالونه یا TCXO/OCXO ډیری وختونه غوره کیږي.

۲. د پړاو شور او جټر
دا په ډیجیټل مخابراتو او ساعت سیسټمونو کې خورا مهم دی. لوړ پړاو شور کولی شي د ماډولیشن کیفیت خراب کړي، BER (د بټ غلطی کچه) زیاته کړي، او سپیکٹرم تحریف کړي.

۳. د څپو تحریف
یو ساین اوسیلیټر په مثالي ډول ټیټ تحریف لري. تحریف هغه وخت رامینځته کیږي کله چې د امپلیټیډ کنټرول ضعیف وي یا امپلیفیر په غیر خطي سیمه کې کار کوي.

۴. د بار اغیز (بارول)
که چیرې محصول په مستقیم ډول بار شي، د ریزونانس شبکه کولی شي بدلون ومومي، چې د فریکونسۍ د بدلون لامل کیږي. له همدې امله، بفرونه (د ایمیټر پیروان، د آپ-امپ بفرونه) ډیری وختونه د فریکونسۍ ټاکلو سرکټ "جلا" کولو لپاره کارول کیږي.

پایله

په الکترونیکي وسایلو کې د اوسکیلیټر کاري اصل په مثبت غبرګون او د بارخاوسن معیار پوره کولو پورې اړه لري: کافي لوپ ګټه او د 0°/360° ټول پړاو بدلون. اوسکیلیټر د داخلي شور څخه د اوسکیلیټرونو پیل کوي، بیا د فریکونسۍ ټاکلو شبکه (RC، LC، یا کرسټال) یو ځانګړی فریکونسۍ غوره کوي، او په پای کې طول البلد د ګټې محدودولو میکانیزم لخوا ثبات کیږي. د اوسکیلیټرونو مختلف ډولونه - RC، LC، کرسټال، او آرام - د فریکونسۍ، ثبات، څپې بڼه، او د غوښتنلیک اړتیاو پراساس غوره کیږي. د دې اصولو پوهیدل د انجینرانو او د بریښنایی زده کونکو سره د باور وړ ساعت سیسټمونو، سیګنال جنراتورونو، او مخابراتو سرکټونو ډیزاین کولو کې مرسته کوي.

که تاسو وغواړئ، زه کولی شم د فریکونسۍ محاسبې یوه بیلګه د اوسیلیټر ډولونو څخه یو لپاره اضافه کړم (د مثال په توګه وین برج یا کولپیټس) د اساسي سرکټ سکیمیک سره.