LC Oscillator Circuit: การทำงานและการใช้งาน

อัน ออสซิลเลเตอร์เป็นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ ใช้เพื่อเปลี่ยนอินพุต DC เป็นเอาต์พุต AC ซึ่งสามารถมีรูปคลื่นที่หลากหลายซึ่งมีความถี่แตกต่างกันตามแอปพลิเคชัน ออสซิลเลเตอร์ถูกใช้ในหลาย ๆ แอพพลิเคชั่น เช่นเดียวกับอุปกรณ์ทดสอบที่สร้างรูปคลื่นเหล่านี้เช่นรูปซายน์ฟันเลื่อยคลื่นสี่เหลี่ยมรูปคลื่นสามเหลี่ยม LC Oscillator มักจะใช้ภายใน วงจร RF เนื่องจากคุณสมบัติของสัญญาณรบกวนเฟสคุณภาพสูงรวมถึงการใช้งานที่ง่าย โดยพื้นฐานแล้วออสซิลเลเตอร์คือแอมพลิฟายเออร์ที่มีผลตอบรับเชิงบวกหรือเชิงลบ ใน การออกแบบวงจรอิเล็กทรอนิกส์ ปัญหาหลักคือการหยุดแอมพลิฟายเออร์ไม่ให้สั่นเมื่อพยายามหาออสซิลเลเตอร์เพื่อสั่น บทความนี้กล่าวถึงภาพรวมของ LC oscillator และ วงจรทำงาน .

LC Oscillator คืออะไร?

โดยทั่วไปออสซิลเลเตอร์จะใช้การตอบรับเชิงบวกและสร้างความถี่ o / p โดยไม่ต้องใช้สัญญาณอินพุต ดังนั้นนี่คือวงจรที่สนับสนุนตัวเองที่สร้างรูปคลื่น o / p เป็นระยะที่ความถี่ที่แน่นอน LC oscillator เป็นออสซิลเลเตอร์ชนิดหนึ่งที่ใช้วงจรแท็งค์ (LC) เพื่อให้การตอบรับเชิงบวกที่จำเป็นสำหรับการรักษาการสั่น

lc-oscillator และสัญลักษณ์ของมัน

วงจรนี้เรียกอีกอย่างว่า LC tuned หรือ LC resonant circuit ออสซิลเลเตอร์เหล่านี้สามารถเข้าใจได้ด้วยความช่วยเหลือของ FET, BJT, Op-Amp, มอสเฟต ฯลฯ แอปพลิเคชันของ LC oscillators ส่วนใหญ่ ได้แก่ เครื่องผสมความถี่เครื่องกำเนิดสัญญาณ RF จูนเนอร์ตัวปรับคลื่นความถี่วิทยุเครื่องกำเนิดคลื่นไซน์ ฯลฯ โปรดดูลิงก์นี้เพื่อทราบข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับ ความแตกต่างระหว่าง Capacitor และ Inductor

LC Oscillator Circuit Diagram

วงจร LC เป็นวงจรไฟฟ้าที่สามารถสร้างขึ้นด้วยตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุโดยที่ตัวเหนี่ยวนำแสดงด้วย 'L' และ ตัวเก็บประจุ แสดงด้วย 'C' ทั้งคู่อยู่ในวงจรเดียว วงจรทำงานเหมือนเครื่องสะท้อนไฟฟ้าซึ่งเก็บพลังงานไว้เพื่อสั่นที่ความถี่เรโซแนนซ์ของวงจร

lc-oscillator วงจร

วงจรเหล่านี้ใช้เพื่อเลือกสัญญาณที่ความถี่เฉพาะผ่านสัญญาณผสมหรือสร้างสัญญาณที่ความถี่เฉพาะ วงจรเหล่านี้ทำงานเหมือน ส่วนประกอบหลัก ภายในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่างๆเช่นอุปกรณ์วิทยุวงจรเช่นฟิลเตอร์จูนเนอร์และออสซิลเลเตอร์ วงจรนี้เป็นรูปแบบที่สมบูรณ์แบบที่จินตนาการว่าการกระจายพลังงานไม่ได้เกิดขึ้นเนื่องจากความต้านทาน หน้าที่หลักของวงจรนี้คือการแกว่งผ่านการทำให้หมาด ๆ น้อยที่สุดเพื่อให้ความต้านทานต่ำสุดเท่าที่จะเป็นไปได้

LC Oscillator Derivation

เมื่อวงจรออสซิลเลเตอร์ได้รับพลังงานด้วยแรงดันไฟฟ้าที่เสถียรโดยใช้ความถี่ที่เปลี่ยนเวลาหลังจากนั้นปฏิกิริยาของ RL และ RC ก็จะเปลี่ยนไปด้วย ดังนั้นความถี่และแอมพลิจูดของ o / p จึงสามารถเปลี่ยนแปลงได้เมื่อเปรียบเทียบกับสัญญาณ i / p

รีแอคแตนซ์อุปนัยและความถี่สามารถแปรผันตรงซึ่งกันและกันในขณะที่ความถี่และรีแอคแตนซ์ของประจุไฟฟ้าอาจแปรผกผันซึ่งกันและกัน ดังนั้นที่ความถี่น้อยกว่าค่ารีแอคแตนซ์ความจุของตัวเหนี่ยวนำของตัวเหนี่ยวนำจึงมีขนาดเล็กมากเช่นการลัดวงจรในขณะที่รีแอคแตนซ์ความจุสูงกว่าและทำงานเหมือนกับวงจรเปิด

ที่ความถี่สูงกว่าการย้อนกลับจะเกิดขึ้นนั่นคือรีแอคแตนซ์แบบ capacitive ทำหน้าที่ลัดวงจรในขณะที่รีแอคแตนซ์อุปนัยทำหน้าที่เป็นวงจรเปิด วงจรที่มีการรวมกันเฉพาะของตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุจะถูกปรับหรือความถี่เรโซแนนซ์ที่ทั้งรีแอคแตนซ์ของคาปาซิทีฟและอุปนัยเหมือนกันและหยุดซึ่งกันและกัน

ดังนั้นจะมีเพียงความต้านทานอยู่ภายในวงจรสำหรับการต่อต้านการไหลของกระแสดังนั้นแรงดันไฟฟ้าจึงไม่สามารถผลิตได้ LC ออสซิลเลเตอร์กะเฟส กระแสด้วยความช่วยเหลือของวงจรเรโซแนนซ์ ดังนั้นการไหลของกระแสและแรงดันจะอยู่ในเฟสซึ่งกันและกัน

การสั่นอย่างต่อเนื่องสามารถบรรลุได้โดยการจ่ายแรงดันไฟฟ้าให้กับส่วนประกอบเช่นตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุ เป็นผลให้ LC oscillator ใช้ LC หรือวงจรถังเพื่อสร้างการสั่น

ความถี่การสั่นสามารถผลิตได้จากวงจรถังซึ่งอาศัยตัวเหนี่ยวนำค่าตัวเก็บประจุและสภาพของการสั่นพ้อง ดังนั้นจึงสามารถระบุได้โดยใช้สูตรต่อไปนี้

XL = 2 * π * f * ล

XC = 1 / (2 * π * f * C)

เรารู้ว่าที่เรโซแนนซ์ XL เท่ากับ XC ดังนั้นสมการจะกลายเป็นดังต่อไปนี้

2 * π * f * L = 1 / (2 * π * ฉ * C)

เมื่อสามารถย่อสมการได้แล้วสมการของ ความถี่ LC oscillator รวมถึงสิ่งต่อไปนี้

f2 = 1 / ((2π) * 2 แอลซี)

f = 1 / (2π√ (LC))

ประเภทของ LC Oscillators

LC ออสซิลเลเตอร์แบ่งออกเป็นประเภทต่างๆ ซึ่งรวมถึงสิ่งต่อไปนี้

Tuned Collector Oscillator

ออสซิลเลเตอร์นี้เป็นออสซิลเลเตอร์พื้นฐานประเภทหนึ่ง วงจรนี้สามารถสร้างขึ้นด้วยตัวเก็บประจุและหม้อแปลงโดยเชื่อมต่อแบบขนานผ่านวงจรตัวสะสมของออสซิลเลเตอร์ วงจรถังสามารถเกิดขึ้นได้จากตัวเก็บประจุและหลักของหม้อแปลง ตัวรองของหม้อแปลงป้อนกลับส่วนหนึ่งของการสั่นที่สร้างขึ้นภายในวงจรถังไปยังฐานของทรานซิสเตอร์ โปรดดูลิงก์นี้เพื่อทราบข้อมูลเพิ่มเติม Tuned Collector Oscillator

Tuned Base Oscillator

นี่คือออสซิลเลเตอร์ทรานซิสเตอร์ LC ชนิดหนึ่งที่ใดก็ตามที่วงจรนี้ตั้งอยู่ระหว่างขั้วทั้งสองของทรานซิสเตอร์เหมือนกราวด์และฐาน สามารถสร้างวงจรที่ปรับได้โดยใช้ตัวเก็บประจุและขดลวดหลักของหม้อแปลง ขดลวดรองของหม้อแปลงใช้เป็นข้อเสนอแนะ

Hartley Oscillator

นี่คือออสซิลเลเตอร์ LC ชนิดหนึ่งที่ใดก็ตามที่วงจรถังมีตัวเก็บประจุหนึ่งตัวและ ตัวเหนี่ยวนำสองตัว . ตัวเก็บประจุเชื่อมต่อแบบขนานและตัวเหนี่ยวนำเชื่อมต่อแบบอนุกรมกับการรวมกันของอนุกรม ออสซิลเลเตอร์นี้สร้างขึ้นโดยราล์ฟฮาร์ทลีย์ในปี พ.ศ. 2458 เขาเป็นนักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกัน ความถี่ในการทำงานของ Hartley oscillator โดยทั่วไปอยู่ในช่วง 20 kHz-20MHz สามารถรับรู้ได้โดยใช้ FET , BJT, มิฉะนั้น ออปแอมป์ . โปรดดูลิงก์นี้เพื่อทราบข้อมูลเพิ่มเติม Hartley Oscillator

Colpitts Oscillator

นี่เป็นออสซิลเลเตอร์อีกชนิดหนึ่งที่สามารถสร้างวงจรถังด้วยตัวเหนี่ยวนำหนึ่งตัวและตัวเก็บประจุสองตัว การเชื่อมต่อของตัวเก็บประจุเหล่านี้สามารถทำได้เป็นอนุกรมในขณะที่ตัวเหนี่ยวนำสามารถเชื่อมต่อแบบขนานกับการรวมอนุกรมของตัวเก็บประจุ

ออสซิลเลเตอร์นี้ถูกสร้างขึ้นโดยนักวิทยาศาสตร์ชื่อ Edwin Colpitts ในปีพ. ศ. 2461 ช่วงความถี่การทำงานของออสซิลเลเตอร์นี้มีตั้งแต่ 20 kHz - MHz ออสซิลเลเตอร์นี้มีความแรงของความถี่ที่เหนือกว่าเมื่อเทียบกับออสซิลเลเตอร์ Hartley โปรดดูลิงก์นี้เพื่อทราบข้อมูลเพิ่มเติม Colpitts Oscillator

Clapp Oscillator

ออสซิลเลเตอร์นี้เป็นการเปลี่ยนแปลงออสซิลเลเตอร์ Colpitts ในออสซิลเลเตอร์นี้สามารถเชื่อมต่อตัวเก็บประจุเสริมแบบอนุกรมเข้าหาตัวเหนี่ยวนำภายในวงจรถังได้ ตัวเก็บประจุนี้สามารถทำให้ไม่สม่ำเสมอในการใช้งานความถี่ตัวแปร ตัวเก็บประจุพิเศษนี้แยกสองตัวที่เหลือ ตัวเก็บประจุ จากผลของพารามิเตอร์ทรานซิสเตอร์เช่นความจุของทางแยกรวมทั้งความแรงของความถี่ที่เพิ่มขึ้น

การใช้งาน

ออสซิลเลเตอร์เหล่านี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตสัญญาณความถี่สูงดังนั้นจึงมีชื่อเรียกว่า RF oscillators โดยใช้ค่าจริงของตัวเก็บประจุ & ตัวเหนี่ยวนำ เป็นไปได้ที่จะสร้างช่วงความถี่ที่สูงขึ้นเช่น> 500 MHz

แอปพลิเคชันของ LC oscillators ส่วนใหญ่รวมถึงในวิทยุโทรทัศน์เครื่องทำความร้อนความถี่สูงและเครื่องกำเนิด RF เป็นต้นออสซิลเลเตอร์นี้ใช้วงจรถังซึ่งประกอบด้วยตัวเก็บประจุ 'C' และตัวเหนี่ยวนำ 'L'

ความแตกต่างระหว่าง LC และ RC Oscillator

เราทราบดีว่าเครือข่าย RC มีข้อเสนอแนะเชิงปฏิรูปและตัดสินใจการทำงานของความถี่ภายในออสซิลเลเตอร์ RC ออสซิลเลเตอร์แต่ละตัวที่เราได้กล่าวถึงข้างต้นใช้วงจรถัง LC แบบเรโซแนนซ์ เรารู้ว่าวงจรถังนี้เก็บพลังงานไว้ภายในส่วนประกอบที่ใช้ในวงจรเช่นตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำอย่างไร

ความแตกต่างหลักระหว่างวงจร LC และ RC คืออุปกรณ์ตัดสินใจความถี่ภายใน RC oscillator ไม่ใช่วงจร LC ลองพิจารณาการทำงานของ LC oscillator สามารถทำได้โดยใช้การให้น้ำหนักเช่นคลาส A หรือคลาส C เนื่องจากการกระทำของออสซิลเลเตอร์ในถังเรโซแนนซ์ RC oscillator ควรใช้การให้น้ำหนักคลาส A เนื่องจากการกำหนดอุปกรณ์ความถี่ RC ไม่มีความสามารถในการสั่นของวงจรรถถัง

ดังนั้นทั้งหมดนี้เป็นข้อมูลเกี่ยวกับ LC Oscillation คืออะไร และการเบี่ยงเบนโดยใช้วงจร นี่คือคำถามสำหรับคุณข้อดีของ วงจร LC เหรอ?