השימוש במגברי תפעול ביצירת אוספיטורים פעילים לבחינת אותות

המגבר התפעולי עומד כאחד מאבני הבניין התכליתיות ביותר באלקטרוניקה אנלוגית, פרס על הרווח העצום שלה, אדריכלות קלט שונה, ומאפיינים משוב גמישים, בעוד ש- Op-amps הם לעתים קרובות הקשורים להגברה, סינון, ומיזוג אותות האותות, אחד התפקידים המיוחדים והחיוניים ביותר שלהם מספק אותות תקופתיים ללא קלט חיצוני.

יסודות תיאורטיים של Active Oscillation

אוקטטור פעיל מייצר פלט תקופתי מתמשך - באופן זניח, מרובע, או גל משולש - תוך שימוש רק באספקת כוח DC. בניגוד לרואיטורים פסיביים הדורשים ציטוט חיצוני או להסתמך על אלמנטים אלקטרו-מכאניים גבוהים, או צוהרנים פעילים אשר עומדים על ידי מתאם קבוע של רשת אחידה לחלוטין עם רשת משוב כדי למלא את התנאים עבור תנופה מתמשכת.

מגברי תפעול מצטיינים בתפקיד זה כי רווח פתוח שלהם יכול לעלות על 100 dB, ואת מבנה קלט השונה שלהם מפשט את היצירה של הן inverting ולא-inverting לולאות משוב. אגדים מודרניים מציעים מתחים נמוכים מלמטה, תנופה גבוהה, רוחב פס רחב, אשר תורמים לניקוי, יציב כי האלמנט הפעיל כדי לפצות על פני מספר רב של חומרים מפולסים, יכול להתאים את התדירות גבוהה של אנרגיה נמוכה.

כיצד ניתן לשחזר את אוספיציל

במעגל אווסצילטור, הדגן מתפקד כבלוק גבוה-גאין המספק את ההגברה הנדרשת כדי להתגבר על ההשתלה המוצגת על ידי רשת משוב.בסידור חיובי קלאסי, חלק מהפלט ניזון בחזרה לשלב הלא-מחדש הנדרש על ידי רשת אחידה, בעוד משוב שלילי קובע את נקודת התפעול של DC או מייצב את יעד התצורה שווה, אם הוא מקבל משוב אחד עם קצב פתוח כל כך, אם הוא מקבל את התדירות גבוהה, אם הוא מקבל את התצורה אחת, אם הוא מקבל את הפחתת רמת התצורה אחת, אם הוא צורך ב-אורד אחד.

בתדרים גבוהים יותר, רווח הדגימה מופץ, מגביל את תדירות ההסרה המקסימלית של אצ'יבבל. עם זאת, מגברי תפעול מודרניים רבים תכונה מוצרים מצטברים מעל מאות מגה-הרץ, המאפשרים oscillator אמין לפעול היטב לתוך ספקטרום RF כאשר יחד עם רשתות סלואו פסיביות מתאימות גם נושאים: דגימה מהירה מונעת גל מופרז או עיוותים לא מכוונים במיוחד עבור סימולטורים נפוצים.

הרעש הפנימי של המגבר ממלא תפקיד עדין אך קריטי.רעש הירומאל בתוך הדגמת הפותח מן המדינה המסוימת, שכן הלולאה מרוויחה על אחדות במהלך הסטארט-אפ, האמפולציה amplitude גדלה באופן אקספוננציאלי עד שהתגלתה על ידי אספקת הדגה או רשת ייצוב ייעודית.

אוספינר הגדול מתנצלים על השימוש ב- Op-Amps

אופוסים פעילים מבוססי Op-amp מסווגים על ידי סוג של רשת ויזואלית תדירות הם מעסיקים.כל טופולוגיה מציעה יתרונות נפרדים בטווח התדר, טוהר הגלפור, וספירת הרכיב.התצורה הנפוצה ביותר כוללת את גשר Wien, שלב-shift, Colpitts, Hartley, תאום-T, ו quadrature oscillators.

גשר וין אוקסיגלטור

גשר Wien הגשר oscillator הוא הבחירה הסטנדרטית עבור אודיו- ⁇ ודור גל נמוך ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

שלב-שיפט אוקסלטור

ה-oscillator המואר בשלב משתמש בתצורה של דגימה עם רשת משוב של שלושה או יותר ריבועים RC גבוה או חלקים נמוכים של פאס.כל חלק תורם 60 מעלות של שינוי בשלב התדירות של אווסצילציה, כך ששלושה רשתות ה-RC לספק את 180 מעלות הנדרש כדי להביא את שלב הלולאה הכולל ל- אפס.

קולטים ו-Harley Oscillators

שני קולטי טמפרטורה ו-Harley oscillators משתמשים בטנק LC reducant עבור בחירת תדר עם משוב חיובי. in the Colpitts oscillator, מפיץ מתח נוח להאכיל חלק של מתח הטנקים בחזרה לקלט, בעוד ה-Harry משתמשת ב- CLCto-pation הכולל Analedto-Perfectsto-Perfects to-pation (מתאים עם מדגם RF) הוא מחובר כך שספקית מספקת להפסדים 1 {\displaystyle 1=C} cc2 (החליפקוד פתוח (Clii to) עבור ⁇ i) עבור ⁇ t crelii crei) עבור ccto) הוא צורך ב-Crepto) עבור ® (מספקית 2 {\displaystyle DLCto) עבור ⁇ t pto) עבור ⁇ t pto) עבור ⁇ t pto) עבור ⁇ t creto (מספקטור אחד (מספקפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפט

קונסולת Twin-T Oscillator

ה-Colle-T oscillator משתמש ברשת סינון של תאום-T אינץ 'הנחומה במסלול הנקה שלילי של דגימת תצלום (Op-T) בתדירות ה- tch, פלט המסנן טיפות ל- Zero, אשר למעשה מסיר משוב שלילי ומאפשר oscillation אם נתיב קטן חיובי-back-back-back-back-back-back הוא נוכח. כי רשת ה-T מציעה הפחתה חדה מאוד, התדירות של הניתוקציה יכול להיות נשלטת באופן מדויק מאוד, אך לעתים קרובות.

Quadrature Oscillator

אוקטטור quadrature בו זמנית מפלט שני גלים חטאים שהם 90 מעלות בנפרד בשלב.זה מושג על ידי cascading a integrator ו- inverting לא-integrating במה, כל אחד מבוסס על דגימה, בלולאה סגורה.העיגול דורש שני דגימה תואמים אבל מספק אותות in-phase ו quadrature, אשר הם בלתי נסבלים עבור מערכות שלב רגישה / קפריזורים.

רגיעה אוספיילרים לכיכר וגלים טריאנגולריים

עבור יצירת גלפורים שאינם sinusoidal, אוספי הרפיה באמצעות דגימת אופיו מועסקים נרחב. מעגל קלאסי משתמש קומפואר (לעתים קרובות דגימה מופעל פתוח-loop) עם משוב חיובי מגורם Schmitt ו- capacitor המופקד באמצעות מתג גנרטור באיכות מהירה.

שיטות עיצוב וקריטריה

בניית אוספיטור פעיל מוצלח דורש תשומת לב זהירה למערכת היחסים בין רווח, שלב ואי-לינאריות. בעוד שההתנצלות הבסיסית מתועדת היטב, יישום מעשי דורש שיקולים נוספים כדי להבטיח תפוקת יציבה, נמוכה, על פני שינויים בטמפרטורה, וריאציות אספקה ושינויים עומס.

תגית: Barkhausen Condition

הדרישה התיאורטית של רווח לולאה אחדות מייצגת איזון לא יציב.כל וריאציות קלות ברווח יגרום לתנודות למות או לגדול עד שקטיפה מתרחשת.לכן, הרווח הראשוני נקבע באופן מכוון מעט מעל אחד במהלך הסטארט-אפ. כמו פינות אמפולות גדל, מנגנון לא ליניארי - באופן חד-משמעי ירידה תלוית - אין להפחית את הרווח בדיוק אחד במהלך ה-החלים, כמו גם את ה-השלבים החיוניים של ה-אוקסדה-קלידית, או ממין, יש צורך בדרגה, על-זמנית, עם הפרעה.

תדירות יציבות ובחירה משלימה

תדירות הדגימה מוגדרת אך ורק על ידי רכיבים פסיביים, כך שאפקטי הטמפרטורה שלהם, התנהגות ההזדקנות, וסובלנות להשפיע ישירות על יציבות. עבור אווסציל דיוק, סרט מתכת מתנגד עם חסכוני טמפרטורה נמוכה, בדרך כלל ±25 ppm / C, ו NP0 / C0G קרמיקה או פוליסטרון קפיצות מומלץ.

שליטה וקוויריזציה

טהור oscillators גלי גל דורש אלמנט שליטה ליניארי כדי למנוע גלפורת וידאו. גישה פופולרית בעיצוב גשר Wien משתמש JFET אשר התנגדות הערוץ שלו מגוונת על ידי אות הפלט המודע. חלופה היא להשתמש קלמנט אופטיק photoresistive אופטימיזציה של אותות אופטיים או מעגל AGC מבוסס כפול.

המונחים:

תרגם דיאגרמת בלוק לאבן אדם עבודה דורש תשומת לב לפרסה, אספקת חשמל decoupling, ואת דירוגים רכיב. Op-amp oscillators צריך להיות בנוי על לוח מתוכנן קרקע עם עקבות קצרים כדי למזער קפיאטנטיות parasitic ו inductance. אספקת על ידי capacir-caps, בדרך כלל 0.1F קרמיקה במקביל עם 10 מיקרו-F אלקטרוליטי, חייב להיות ממוקם קרוב כמו גם את הלחץ של סגסוגת ניתן לבודדת, בדרך כלל סגסוגת לא ניתן לבודדת, בדרך כלל.

כאשר ניתן לשחזר את ה-Wien Bridge oscillator, לדוגמה, ניתן להשתמש ב-FLT:0 (OPA1656HzFLT:1 או FLT:2LT111503FLT 3 עבור רעש אודיו נמוך, בשילוב עם דיוק התנגדות ו- capacitor קבוע יכול להיות יישום 4JFLT5;

המונחים: Signal Testing

שימושיות של אוקטטור פעיל במבחן ומדידה תלויה במספר מדדים קוונטיים: דיוק תדירות ויציבות, שטוחות אמפול, עיוות הרמוני מוחלט (THD), רעש שלב, ופלט בלתי אימפולסיבי. דיוק Frequency ניתן לטבול נגד נוגד תדירות, ובדרך כלל משיג ±0.1 אחוזים ללא רכיבים מיוחדים.

עיוות הרמוני הוא מבדל מפתח בין התנצלויות. a היטב מתוכנן גשר woscillator יכול לספק THD נמוך כמו 0.001 אחוזים.שלב שינוי ו קולופטטורים יכול להציג תוכן הרמוני גבוה יותר אלא אם כן פוסט-filter נוסף רעש שלב, המייצג את Jitter in the תדירות, הופך חשוב כאשר ה- oscill מתפקד כמו מקור רגיש או בדיקות מחליקת, דורש גם מתחמיכות קצר.

יישומים במעבדות ובהגדרות תעשייתיות

oscillators פעיל בנוי סביב מגבר תפעולי חיוני במעבדות בדיקת אותות.הם משמשים הליבה של גנרטורים פונקציה, מתן חטא, ריבוע, משולש פלט עד כמה מגה-הרץ. במעבדות calibration, מקורות דיוק Sine-wave לאמת את הדיוק של ממירים אנלוגיים-לספרתיים, מנתחים, ו- oscillos.Aoss יציב עם מדדים כדי לעמוד בסטנדרטים של אי-מפרקים.

בדיקות מסנן ומגבר מייצג יישום גדול נוסף. על ידי סחף את התדר או תחת שליטה מתח באופן ידני או תחת שליטה מתח, מהנדסים יכולים ללכוד את גודל התגובה שלב של מכשיר תחת בדיקה באמצעות מנתח רשת וקטור או פשוט RMS תנומטר וסידור שלב. פעיל oscillators לשחק גם תפקיד במערכות מדידה לא מעצורים, החייאה עבור זנים, LVs, או חיישנים קיבולים, כמו גם חיישנים ניתוח סימולטורים, כמו גם פיילוט, כדי לספק פיילוט, בדיקות תכנות.

לדוגמה, בדיקת מגבר כוח אודיו דורש מקור חטא נמוך למחיקה כדי למדוד THD+N. A Wien Bridge oscillator עם THD מתחת 0.001% הוא אידיאלי למטרה זו באופן דומה, כאשר מאפיין מסנן מעבורת, אוסטרולטור quadrature מספק הן בתוך-phase והן אותות quadrature הדרושים כדי למדוד פונקציות מורכבות העברה.

טכניקות מתקדמות ומגמות מתפתחות

האבולוציה המתמשכת של טכנולוגיית הדגמת הדגימה הרחיבה את המעטפה הביצועית של אווסצילטורים פעילים. עיגולים משולבים משלבים כעת תצלום עם רשת מדויקת של תדר שבב יחיד, ומייצרת מודולים שלמים של אוקטטור הדורשים רק כמה מתנגדים חיצוניים.רבים מהגנרטורים המשולבים המשולבים האלה ממנפים הליבה של הדגמת, כפי שתוארו במדריכים מובילים.

בקרה דיגיטלית גם נכנסה לתחום אוסטרטור אנלוגי.Switched-capacitor מסננים ודיגיטלי תכנות רב עוצמה רב עוצמה מאפשר מיקרובקר להתאים את תדירות ו amplitude עם חזרות גבוהה. סינתזנטים דיגיטליים ישירות לעתים קרובות להשתמש שלב פלט במהירות גבוהה אדפטומטרית מהירה כדי לשחזר את גל החטא משולחן מבט, תוך ערבוב טוהר של אנלוגי עם אותות מדויקים, עם רמה גבוהה של קרינת בשלב איטי, תוך כדי שמירה על פני עיצוב גבוהה.

במבט קדימה, המגמה לעבר ציוד בדיקה קטן יותר ומשולב יותר תומכת אווציל מבוסס דגימה להתנצלות שיכול להיות משולב באופן מונוליטי על תהליכי CMOS או BCMOS. ON-chip AGC, פיצוי טמפרטורה ואלגוריתמים עצמיים עצמיים יכולים לשפר את יציבות התדירות ולהפחית את העיוות, מה שהופך את המבנים החיוניים של מערכות-chip עבור פתרונות מדידה אוטומטית.

בעיות נפוצות אוקסלר

גם עם עיצוב זהיר, אוקטרים יכולים להיכשל להתחיל, לייצר גלפורים מעוותים, או סחף. גישה לפתרון בעיות אלה.אם המעגל אינו oscillate, לבדוק כי הרווח הלולאה גדול יותר מאשר אחד בתדירות המיועדת.מד את נקודות הטיה DC כדי להבטיח את הדגימה פועלת באזור ליניארי שלה.

מסקנה

מגברי תפעול נשארים בלב של מעגלים oscillator פעילים מודרניים, מתן רווח וגמישות הדרושים כדי ליצור עקרונות גלמות מדויקים ויציבים לבדיקת אותות.מגשר הווין הקלאסי ואוסוציאטורים מעצורים בשלב כדי לפתח מחצבות מתקדמות ו-LC-מבוסס על מנת לשילוב של גנרטורים מודרניים, או לדגמי תצוגה אופטיים יעילים, כדי לספק תכונות יעילות של תפקודים, או יעילות של תפקודים, או יעילות של תפקודים, כדי ליצור רכיבים של תפקודים מתקדמים, או לתפקודים יעילים של תפקודים מתקדמים, או לתפקודים מתקדמים, או לתפקודים יעילים של תפקודים מתקדמים, או לתפקודים יעילים של תפקודים המבוססים על ידי אופטימיזציה של תפקודים המבוססים על ידי אופטימיזציה של תפקודים מתקדמים, או לתפקודים מתקדמים, או לתפקודים מתקדמים, או לתפקודים המבוססים על ידי אופטימיזציה של תפקודים המבוססים על ידי אופטימיזציה של תפקודים המבוססים על ידי פונקציות מעבדה, כדי ליצור רכיבי בקרה, או לתפקודים מבוססי תפקודים מבוססי תפקודים מבוססי תפקודים מבוססי תפקודים מתקדמים, או יעילה, או יעילה של תפקודים מבוססי תפקודים המבוססים על ידי אופטימיזציה של תפקודים המבוססים על ידי אופטימיזציה של תפקודים המבוססים על ידי אופטימיזציה של תפקודים מתקדמים, כדי ליצור תכונות פונקציונליים מבוססי תפקודים מתקדמים,