اليڪٽرانڪس ۾ اوسيليٽرز جو ڪم ڪندڙ اصول
اليڪٽرانڪس ۾ هڪ آسيليٽر سڀ کان اهم سرڪٽ مان هڪ آهي ڇاڪاڻ ته اهو ٻاهرين متبادل ڪرنٽ (AC) ان پٽ جي ضرورت کان سواءِ آزاديءَ سان وقتي سگنل پيدا ڪري ٿو. تقريبن سڀئي جديد ڊوائيس آسيليٽر استعمال ڪن ٿا، ڊجيٽل گھڙين ۽ ريڊيو کان وٺي سيل فون ۽ ڪمپيوٽرن تائين سيٽلائيٽ ڪميونيڪيشن سسٽم تائين. ٻين لفظن ۾، هڪ آسيليٽر کي سرڪٽ جو "دل" سمجهي سگهجي ٿو، جيڪو وقت (گھڙي) کي منظم ڪرڻ، معلومات کڻڻ، يا ڪيريئر لهرون پيدا ڪرڻ لاءِ بار بار سگنل پلس فراهم ڪري ٿو. هي مضمون آسيليٽر جي ڪم ڪندڙ اصولن، انهن جي اجزاء، ۽ عام طور تي استعمال ٿيندڙ آسيليٽر جي قسمن تي بحث ڪري ٿو.
اوسيليٽر کي سمجهڻ
سادي لفظن ۾، هڪ آسيليٽر هڪ اليڪٽرانڪ سرڪٽ آهي جيڪو هڪ دوراني برقي موج پيدا ڪري ٿو، جهڙوڪ سائن، چورس، ٽڪنڊو، يا ساٽوٿ ويج. هڪ آسيليٽر جي بنيادي خاصيت هڪ مخصوص فريڪوئنسي تي مسلسل ورجائيندڙ سگنل پيدا ڪرڻ جي صلاحيت آهي. هي فريڪوئنسي تمام گهٽ (مثال طور، ڪجهه هرٽز) کان تمام گهڻي (GHz) ٿي سگهي ٿي، ايپليڪيشن گهرجن تي منحصر ڪري ٿي.
آسيليٽر روايتي ايمپليفائرن کان مختلف آهن. ايمپليفائرن کي ايمپليفائر ڪرڻ لاءِ ان پٽ سگنل جي ضرورت هوندي آهي، جڏهن ته آسيليٽر موٽ ڏيڻ واري ميڪانيزم ۽ ڪجهه حالتن ذريعي پنهنجو سگنل "ٺاهيندا" آهن جيڪي اوسيليشن کي متحرڪ ڪن ٿا.
بنيادي تصور: مثبت موٽ
آسيليٽر ۾ سڀ کان بنيادي اصول مثبت موٽ آهي. هڪ ايمپليفائر سرڪٽ ۾، آئوٽ پُٽ سگنل جو هڪ حصو ورتو ويندو آهي ۽ ان پٽ ڏانهن موٽايو ويندو آهي. جيڪڏهن موٽايل سگنل ان پٽ سان مرحلي ۾ آهي، ته موٽ کي مثبت سڏيو ويندو آهي. مثبت موٽ سگنل کي وڌائيندو آهي، ۽ جيڪڏهن شرطون پوريون ڪيون وينديون آهن، ته سگنل هڪ مستحڪم اوسيليشن ۾ وڌندو.
عملي طور تي، آسيليٽر تقريبن هميشه هڪ ايمپليفائنگ عنصر (پراڻين ٽيڪنالاجيز ۾ ٽرانزسٽر، آپ-ايمپ، يا ويڪيوم ٽيوب) ۽ هڪ چونڊيل موٽ ڏيڻ وارو نيٽ ورڪ استعمال ڪندا آهن جيڪو فريڪوئنسي جو تعين ڪندو آهي.
اوسيليشن جي ٿيڻ لاءِ حالتون (برڪائوسن معيار)
هڪ آسيليٽر جي اوسيليٽ ڪرڻ لاءِ، برخاؤسن معيار عام طور تي استعمال ڪيا ويندا آهن، يعني ٻه مکيه حالتون:
1. ايمپليٽيوڊ حالتون (لوپ گين):
لوپ گين شروع ٿيڻ تي 1 جي برابر يا 1 کان ٿورو وڌيڪ هجڻ گهرجي. رياضي طور تي:
\|ايβ\| ≥ 1
هتي A ايمپليفائر گين آهي، جڏهن ته β فيڊ بيڪ فيڪٽر آهي.
2. مرحلي جون گهرجون:
لوپ رستي تي ڪُل فيز شفٽ 0° يا 360° جو ضرب هجڻ گهرجي. ان جو مطلب آهي ته ان پٽ ڏانهن موٽندڙ سگنل ان پٽ سگنل سان فيز ۾ هجڻ گهرجي.
جيڪڏهن اهي ٻئي شرط پورا ٿين ٿا، ته هڪ ننڍڙو سگنل (عام طور تي جزو جي حرارتي شور مان نڪرندو آهي) مسلسل وڌايو ويندو جيستائين اهو هڪ مستحڪم حالت ۾ نه پهچي.
اوسيليٽر ڪم ڪندڙ مرحلا
1. شروع ڪرڻ (ٻڏڻ شروع ڪرڻ)
جڏهن سرڪٽ پهريون ڀيرو پاور ڪيو ويندو آهي، ته ڪو به ان پٽ سگنل نه هوندو آهي. بهرحال، حصن جي اندر هميشه ڪجهه شور هوندو آهي. هي شور ايمپليفائر ۾ داخل ٿئي ٿو ۽ وڌايو ويندو آهي. جيڪڏهن هڪ خاص فريڪوئنسي تي فيڊ بيڪ نيٽ ورڪ فيز ۽ ايمپليوٽيڊ گهرجن کي پورو ڪري ٿو، ته اهو فريڪوئنسي جزو غالب ٿي ويندو ۽ وڌندو رهندو.
2. فريڪوئنسي وڌائڻ ۽ چونڊ
فيڊ بيڪ نيٽ ورڪ عام طور تي چونڊيل هوندا آهن، مطلب ته اهي صرف ڪجهه فريڪوئنسيز کي صحيح مثبت فيڊ بيڪ حاصل ڪرڻ جي اجازت ڏيندا آهن. نتيجي طور، آسيليٽر انهن فريڪوئنسيز تي ڪم ڪندو، جڏهن ته ٻيون فريڪوئنسيز ڊمپ ٿي وينديون.
3. ايمپليٽيوڊ اسٽيبلائيزيشن (مستحڪم حالت)
جيڪڏهن لوپ گين 1 کان وڌيڪ رهي ٿو، ته ايمپليٽيوڊ وڌندو رهندو جيستائين سرڪٽ سير نه ٿئي ۽ سخت تحريف جو تجربو نه ڪري. هڪ مستحڪم آئوٽ پُٽ پيدا ڪرڻ لاءِ، آسڪيليٽر کي ايمپليٽيوڊ محدود ڪرڻ يا ڪنٽرول ميڪانيزم جي ضرورت آهي، مثال طور:
- ٽرانزسٽرن/آپ-ايمپس جي قدرتي غير لڪير،
- محدود ڊائيوڊس جو استعمال،
- ننڍو تاپديپت ڏيئو (ڪلاسڪ وين برج آسيليٽر تي)،
- ڪجهه آسيليٽرن تي AGC (خودڪار حاصل ڪنٽرول).
مستحڪم نقطي تي، لوپ جو اثرائتو فائدو بلڪل 1 ٿي ويندو آهي ته جيئن طول و عرض وڌيڪ نه وڌي ۽ نه گهٽجي.
تعدد جو تعين ڪندڙ عنصر
اوسيليشن فريڪوئنسي عام طور تي فريڪوئنسي طئي ڪندڙ نيٽ ورڪ ذريعي طئي ڪئي ويندي آهي، مثال طور:
1. آر سي (ريزسٽر-ڪيپيسيٽر)
گھٽ کان وچين فريڪوئنسي لاءِ مناسب (سو ڪلو هرٽز تائين آڊيو).
2. ايل سي (انڊڪٽر-ڪيپيسيٽر)
ريڊيو فريڪوئنسي لاءِ عام (سو ڪلو هرٽز کان ڏهه ميگا هرٽز تائين).
3. ڪرسٽل (ڪوارٽز ڪرسٽل)
تمام گهڻي فريڪوئنسي استحڪام فراهم ڪري ٿو، جيڪو مائڪرو ڪنٽرولر گھڙين، ڪمپيوٽرن ۽ ڪميونيڪيشن لاءِ عام آهي.
فريڪوئنسي طئي ڪرڻ وارو عنصر جيترو وڌيڪ مستحڪم هوندو، اوترو ئي وڌيڪ مستحڪم اوسيليٽر آئوٽ پُٽ گرمي پد، وولٽيج ۽ لوڊ جي خرابين ۾ تبديلين جي خلاف هوندو.
اوسيليٽر جا عام قسم
1. آر سي اوسيليٽر
آر سي اوسيليٽر هڪ مخصوص مرحلي جي شفٽ پيدا ڪرڻ لاءِ ريزسٽرز ۽ ڪيپيسٽرز جي ميلاپ کي استعمال ڪندا آهن.
الف. آر سي فيز شفٽ اوسيليٽر
180° جي ڪُل فيز شفٽ سان گھڻن آر سي مرحلن کي استعمال ڪندي، هڪ انورٽنگ ايمپليفائر شامل ڪيو ويو آهي ته جيئن ڪُل 360° لاءِ ٻيو 180° مهيا ڪري سگهجي. آڊيو فريڪوئنسي تي سائن لهرون پيدا ڪرڻ لاءِ مناسب.
ب. وين برج اوسيليٽر
سڀ کان وڌيڪ مشهور سائن اوسيليٽر مان هڪ. اهو فريڪوئنسي کي طئي ڪرڻ لاءِ وين برج (سيريز ۽ متوازي آر سي سرڪٽ جو ميلاپ) استعمال ڪري ٿو. ان جو فائدو گهٽ تحريف آهي جيڪڏهن طول و عرض کي چڱي طرح منظم ڪيو وڃي، مثال طور، حاصل ڪنٽرول عنصر طور هڪ تاپديپت ليمپ استعمال ڪندي.
2. ايل سي اوسيليٽر
ايل سي آسڪيليٽر انڊڪٽر (ايل) ۽ ڪيپيسيٽر (سي) سرڪٽ جي گونج جي بنياد تي اوسڪيليشن پيدا ڪري ٿو. مثالي گونج فريڪوئنسي آهي:
\[
ف = \frac{1}{2\pi\sqrt{LC}}
\]
مشهور قسم:
- هارٽلي اوسيليٽر: هڪ انڊڪٽر يا سيريز ۾ ٻن انڊڪٽرن تي ٽيپس استعمال ڪندو آهي.
- ڪولپِٽس اوسيليٽر: ڪيپيسيٽر ورهائيندڙ (سيريز ۾ ٻه ڪيپيسيٽر) استعمال ڪري ٿو.
- ڪليپ اوسيليٽر: ڪولپٽس جو هڪ قسم جنهن ۾ استحڪام لاءِ اضافي ڪيپيسيٽر آهي.
ايل سي آسيليٽر وڏي پيماني تي ريڊيو ٽرانسميٽر، رسيور، وي سي او (وولٽيج ڪنٽرولڊ آسيليٽر)، ۽ ٻين آر ايف سرڪٽس ۾ استعمال ٿيندا آهن.
3. ڪرسٽل اوسيليٽر
ڪرسٽل آسيليٽر هڪ تمام تيز (هاءِ-ڪائو) ڪوارٽز ڪرسٽل جي ميڪانيڪل گونج استعمال ڪندا آهن. تنهن ڪري، انهن جي فريڪوئنسي تمام صحيح ۽ مستحڪم آهي. عام ڪرسٽل 32.768 kHz (ڪلاڪ)، 8 MHz، 16 MHz، 25 MHz، ۽ ٻين ڪيترن ئي قدرن ۾ موجود آهن.
زيادتي:
- اعلي تعدد استحڪام،
- عام آر سي/ايل سي جي مقابلي ۾ گهٽ فيز شور.
گهٽتائي:
- فريڪوئنسي کي تبديل ڪرڻ آسان ناهي،
- هڪ مناسب ڊرائيور سرڪٽ جي ضرورت آهي ته جيئن ڪرسٽل اوور ڊرائيو نه ٿئي.
4. آرام ڏيندڙ اوسيليٽر
سائن ويو آسيليٽر جي برعڪس، هڪ ريليڪسيشن آسيليٽر ڪيپيسيٽر کي بار بار چارج ۽ ڊسچارج ڪندي غير سائن ويوز (چورس، ٽڪنڊي، آرو ٽوٿ) پيدا ڪري ٿو. مثال:
- اسٽيبل ملٽي وائبريٽر (ٽرانزسٽر يا IC 555 تي ٻڌل)،
- شمٽ ٽرگر تي ٻڌل آسيليٽر.
هي آسيليٽر پلس جنريٽر، ٽائمرز، PWM، ۽ ڊجيٽل سرڪٽس لاءِ مشهور آهي.
اوسيليٽر ڊيزائن ۾ اهم عنصر
1. فريڪوئنسي استحڪام
جزو جي رواداري، گرمي پد، عمر، ۽ وولٽيج جي تبديلين کان متاثر. درست نظامن لاءِ، ڪرسٽل يا TCXO/OCXO اڪثر چونڊيا ويندا آهن.
2. فيز شور ۽ جهٽڪو
اهو ڊجيٽل ڪميونيڪيشن ۽ ڪلاڪ سسٽم ۾ تمام ضروري آهي. هاءِ فيز شور ماڊوليشن جي معيار کي خراب ڪري سگهي ٿو، BER (بٽ ايرر ريٽ) وڌائي سگهي ٿو، ۽ اسپيڪٽرم کي خراب ڪري سگهي ٿو.
3. لهر جي خرابي
هڪ سائن آسيليٽر ۾ مثالي طور تي گهٽ مسخ هوندي آهي. مسخ تڏهن ٿيندي آهي جڏهن ايمپليٽيوڊ ڪنٽرول خراب هجي يا ايمپليفائر هڪ غير لڪير واري علائقي ۾ ڪم ڪري.
4. لوڊ جو اثر (لوڊنگ)
جيڪڏهن آئوٽ پُٽ سڌو سنئون لوڊ ٿئي ٿو، ته گونج نيٽ ورڪ تبديل ٿي سگهي ٿو، جنهن جي ڪري فريڪوئنسي تبديل ٿي سگهي ٿي. تنهن ڪري، بفرز (ايميٽر فالوورز، آپ-ايمپ بفرز) اڪثر فريڪوئنسي طئي ڪندڙ سرڪٽ کي "الڳ" ڪرڻ لاءِ استعمال ڪيا ويندا آهن.
نتيجو
اليڪٽرانڪس ۾ هڪ آسيليٽر جو ڪم ڪندڙ اصول مثبت موٽ ۽ بارخاؤسن معيار جي پورو ٿيڻ تي ڀاڙي ٿو: ڪافي لوپ گين ۽ 0°/360° جي ڪل فيز شفٽ. آسيليٽر اندروني شور مان اوسيليٽريشن شروع ڪري ٿو، پوءِ هڪ فريڪوئنسي طئي ڪندڙ نيٽ ورڪ (RC، LC، يا ڪرسٽل) هڪ مخصوص فريڪوئنسي چونڊيندو آهي، ۽ آخرڪار ايمپليٽيوڊ کي حاصل ڪرڻ واري ميڪانيزم ذريعي مستحڪم ڪيو ويندو آهي. مختلف قسمن جا آسيليٽر - RC، LC، ڪرسٽل، ۽ ريليڪسيشن - فريڪوئنسي، استحڪام، موج جي شڪل، ۽ ايپليڪيشن گهرجن جي بنياد تي چونڊيا ويندا آهن. انهن اصولن کي سمجهڻ انجنيئرن ۽ اليڪٽرانڪس جي شاگردن کي قابل اعتماد ڪلاڪ سسٽم، سگنل جنريٽر، ۽ ڪميونيڪيشن سرڪٽ ڊزائين ڪرڻ ۾ مدد ڪري ٿو.
جيڪڏهن توهان چاهيو ٿا، ته مان بنيادي سرڪٽ اسڪيميٽ سان گڏ آسيليٽر جي قسمن مان هڪ (مثال طور وين برج يا ڪولپٽس) لاءِ فريڪوئنسي ڳڻپ جو هڪ مثال شامل ڪري سگهان ٿو.
