نوسان ساز یا اسیلاتور Oscillator که با نام نوسانگر مداری نیز شناخته میشود یک شکل موج پیوسته، مکرر و متناوب را بدون هیچ ورودی تولید میکند. به عبارت دیگر اسیلاتور به قسمتی از مدارات الکتریکی می‌گویند که به صورت یک مدار مجزا وظیفه تولید امواج فرکانس بالا برای حمل فرکانس‌های حاوی اطلاعات را دارا می‌باشد.
برای پی بردن به اینکه اسیلاتور چیست لازم به دانستن آن است که اساس کار اسیلاتور به این صورت است، جریان یک طرفه از یک منبع DC را به شکل موج متناوب تبدیل میکند و فرکانس مورد نظر طبق اجزای مدار تعین میگردد. در علم الکترونیک مبحثی به نام مدولاسیون وجود دارد. در این مبحث مدولاسیون را به عمل سوار شدن موجی که حامل اطلاعات است بر روی موج حامل عمل می‌گویند. شاید بپرسید که هدف از انجام این کار چیست؟ در مدولاسیون بر فرستنده‌ها افزایش میابد و طول آنتن کاهش.
برای اینکه عمل مدولاسیون در مدار الکتریکی صورت پذیرد نیاز به دو موج حامل اطلاعات و عمل داریم. موجی که حامل اطلاعات است دارای سیگنال فرکانس بالا است که به صورت سینوسی می‌باشد. تولید این موج سینوسی در مدار به عهده اسیلاتور یا نوسان‌ساز است.
هر برد مدار چاپی دارای یک نوسان‌ساز به روی خود است. اسیلاتور از اجزای ضروری یک سیگنال الکتریکی به حساب می‌آید که باعث ایجاد موج سینوسی یا مربعی میگردد. همه ریز پردازنده‌ها و میکروکنترلرها به یک نوسانگر نیاز دارند جهت تنظیم سیگنال. اسیلاتورها بنا به نوع دستگاه به صورت داخلی و به صورت خارجی ساخته میشوند.
نحوه ایجاد موج نوسانی
اساس کار اسیلاتور به این صورت است که جریان یک طرفه از یک منبع DC را به شکل موج متناوب تبدیل میکند و فرکانس مورد نظر طبق اجزای مدار تعین میگردد. اصل اساسی کارکرد اسیلاتورها را می‌توان با تجزیه و تحلیل رفتار مدار مخزن LC نشان داده شده، تعیین کرد . در تصویر زیر مشاهده میکنید که از سلف L و یک خازن از پیش شارژ شده که با C نمایش داده میشود به عنوان اجزای نوسان ساز یا اسیلاتور در نظر گرفته شده.
ابتدا خازن به وسیله سلف تخلیه شده که این عمل منجر به تبدیل انرژی الکتریکی به میدان الکترومغناطیسی میشود و قابلیت ذخیره در سلف را دارد. زمانی که خازن تخلیه کامل شود در مدار جریان قطع میگردد. میدان الکتریکی ذخیره شده در مدار با ایجاد یک Back-EMF یا ولتاژ ضد محرکه منجر به عبور جریان از مدار در همان جهت قبلی میشود.
این عبور جریان از مدار ادامه پیدا میکند تا زمانی که میدان الکترومغناطیسی کاملا فرو ریخته شود و مجدد انرژی الکترومغناطیسی به شکل الکتریکی تبدیل گردد و این چرخه ادامه یابد. در طول انجام این چرخه خازن به صورت مجدد با قطب مخالف شارژ میشود و باعث ایجاد موج نوسانی بعنوان خروجی میگردد. زمانی که منبع تغذیه روشن است به دلیل وجود نویز الکترونیکی، نوسانات شروع میشوند. سیگنال‌های حاصل از نویز در اطرف حلقه حرکت می‌کنند و تقویت میگردند و خیلی سریع به یک موج سینوسی تک فرکانس، همگرا میشوند.
انواع اسیلاتور یا نوسان ساز
به طور کلی اسیلاتورها به دو دسته اصلی و کلی تقسیم میشوند:
1- اسیلاتور خطی (هارمونیک)
2- اسیلاتور غیر خطی ( آرمش، Relaxation)
در نوسان ساز هارمونیک جریان انرژی از اجزای فعال به اجزای غیرفعال حرکت می‌کنند و فرکانس نوسانات توسط مسیر بازخورد تعیین میشوند. در اسیلاتور غیر خطی انرژی بین اجزای فعال و غیرفعال مبادله میگردند. اسیلاتور خطی موج سینوسی را با تحریف کم تولید می‌کنند و نوسانگرهای آرامش موج ها غیر سینوسی را به شکل‌های دندانه‌ایی، مثلثی یا مربعی تولید می‌کنند.
دقت داشته باشید که پارامترهای دیگر نیز در دسته‌بندی نوسان سازها موثر هستند که به تفکیک به توضیح آنها میپردازیم:
مکانیسم بازخورد
بر اساس پارامتر مکانیسم بازخورد دسته‌بندی به 2 نوع بازخورد مثبت و منفی تقسیم میگردد.
شکل موج خروجی
شکل موج نوسان‌ها به صورت سینوسی، مستطیل، مربع، نوسانگر جارویی و … دسته‌بندی میشوند.
فرکانس سیگنال خروجی
نوسانگرهای فرکانس پایین، نوسانگرهای صوتی که محدوده فرکانس خروجی آنها در محدوده صوتی است، نوسانگرهای فرکانس بالا، نوسانگرهایی با فرکانس بسیار و فوق العاده بالا در محدوده فرکانس سیگنال خروجی دسته‌بندی میشوند.
فرکانس شکل موج خروجی
نوسانگرهای فرکانس ثابت، نوسانگرهای فرکانس متغییر و قابل تنظیم جزوه این رده‌بندی قرار میگیرند.
کنترل فرکانس
کنترل کننده‌های فرکانس شامل نوسانگرهای LC،RF، کریستالی و … هستند. اسیلاتور کریستالی کوارتز جهت ایجاد موج خروجی تثبیت شده فرکانس به کار میروند.
دسته بندی انواع اصلی اسیلاتورها
- اسیلاتور پل وین
- اسیلاتور تغییر فاز RF
- اسیلاتور هارتلی
- اسیلاتور ولتاژ کنترل شده
- نوسان ساز کولپیتس
- نوسان ساز Clapp
- نوسان ساز کریستال
- اسیلاتور آرمسترانگ
- کلکتور تنظیم شده
- اسیلاتور Gun
- اسیلاتور جفت شده
- نوسان ساز حلقه
- نوسان ساز دایناترون
- اسیلاتور مایسنر
- Opto- electronic
- اسیلاتور رابینسون
- Tri- tet
- اسیلاتور پیرسون- آرسون
- نوسان ساز خط تاخیر
- نوسان ساز رویر
- نوسان ساز الکترون جفت شده
- نوسان ساز چند موجی
کاربرد اسیلاتور
استفاده از اسیلاتورها و دانستن آنکه اسیلاتور چیست روشی بسیار آسان و ارزان برای تولید فرکانس‌های خاص است. بعنوان مثال یک نوسن ساز RC جهت تولید سیگنلی با فرکانس پایین به کار میرود. یا مثلا اسیلاتور LC برای تولید فرکانسی بالا که مبتنی بر OP-AMP است جهت تولید فرکانس پایدار به کار میرود.
- ساعت‌های کوارتز (نوسانگرهای کریستالی در آنها استفاده میشوند)
- سیتم‌های صوتی و تصویری
- رادیو، تلوزیون و سایر وسایل ارتباطی
- کامپیوتر، فلزیاب، شوکر، اینورترها، فراصوت و فرکانس‌های رادیویی
- پالس ساعت، ریز پردازنده‌ها و میکروکنترلرها
- چراغ‌های تزئینی و رقص نور
شاید دانستن این موضوع برایتان جالب باشد که پرکاربردترین وسیله در زندگی بیشتر انسان‌ها یعنی تلفن همراه، اسیلاتور را در مدارهای فرستنده و گیرنده خود دارد. این مدارها با تولید سیگنال‌های فرکانس رادیویی به کمک آنتن و تبدیل آن به انرژی الکترومغناطیسی به ورودی و خروجی تبدیل میشوند. تعمیرات اسیلاتور یک کار بسیار تخصصی و مهم به حساب می‌آید که در صورت نیاز آنرا نزد افراد ماهر و با تجربه انجام دهید.
سخن پایانی
مجموعه ایران کامپو بعنوان تولید کننده و تامین کننده انواع قطعات الکترونیکی و رو بردی آماده خدمت رسانی به شما عزیزان می‌باشد. در هر ساعت از شبانه روز با تکمیل فرم سفارش آنلاین برد PCB میتوانید در کمتین بازه زمانی محصول مورد نظر خود را با کیفیتی بالا دریافت کنید. همچنین امکان سفارش و خرید آنلاین انواع قطعات الکتریکی برای شما امکانپذیر می‌باشد.
پاسخ به دیدگاه