Oscillatore a transistor: circuito, funzionamento e sue applicazioni

Generalmente, l'oscillatore è un dispositivo elettronico utilizzato per trasformare l'energia CC in energia CA con un'alta frequenza in cui la frequenza varia da Hz a qualche MHz. Un oscillatore non ha bisogno di alcuna sorgente di segnale esterna, come un amplificatore. In genere, oscillatori sono disponibili in due tipi sinusoidali e non sinusoidali. Le oscillazioni generate dagli oscillatori sinusoidali sono onde sinusoidali formate a frequenza e ampiezza stabili mentre le oscillazioni generate da oscillatori non sinusoidali sono forme d'onda complesse come triangolare, onda quadra e dente di sega. Quindi questo articolo discute una panoramica di un transistor come oscillatore o oscillatore a transistor – lavorare con le applicazioni.

Definire l'oscillatore a transistor

Quando un transistor agisce come un oscillatore con un feedback positivo adeguato, è noto come oscillatore a transistor. Questo oscillatore genera oscillazioni non smorzate continuamente per qualsiasi frequenza desiderata se i circuiti del serbatoio e di feedback sono collegati correttamente ad esso.

Schema del circuito dell'oscillatore a transistor

Lo schema elettrico dell'oscillatore a transistor è mostrato di seguito. Utilizzando questo circuito, possiamo semplicemente spiegare come utilizzare un transistor come oscillatore. Questo circuito è separato in tre parti come la seguente.

Circuito del serbatoio

Il circuito del serbatoio genera oscillazioni che vengono modificate con il transistor e genera un'uscita amplificata all'interno del lato del collettore.

Circuito amplificatore

Questo circuito viene utilizzato per amplificare le minuscole oscillazioni sinusoidali disponibili all'interno del circuito base-emettitore e l'uscita viene prodotta nella forma amplificata.

Circuito di feedback

Il circuito di feedback è una sezione molto significativa in questo circuito perché, per un amplificatore, richiede un po' di energia per essere amplificato nel circuito del serbatoio. Quindi, l'energia del circuito del collettore viene restituita al circuito di base utilizzando il fenomeno dell'induzione reciproca. Utilizzando questo circuito, l'energia viene restituita dall'uscita all'ingresso.

Funzionamento del transistor come oscillatore

Nel circuito dell'oscillatore a transistor sopra, il transistor viene utilizzato come circuito CE (emettitore comune) in cui l'emettitore è comune ai terminali di base e collettore. Tra i terminali di ingresso dell'emettitore e della base, è collegato un circuito del serbatoio. Nel circuito del serbatoio, l'induttore e il condensatore sono collegati in parallelo per generare oscillazioni all'interno del circuito.

A causa delle oscillazioni di tensione e carica all'interno del circuito del serbatoio, il flusso di corrente al terminale di base fluttua, quindi la polarizzazione diretta della corrente di base cambia periodicamente, quindi cambia periodicamente anche la corrente del collettore.

Le oscillazioni LC sono di natura sinusoidale, quindi sia la corrente di base che quella di collettore variano in modo sinusoidale. Come mostrato nel diagramma, se la corrente al terminale del collettore cambia in modo sinusoidale, la tensione di uscita raggiunta può essere semplicemente scritta come Ic RL. Questa uscita è considerata un'uscita sinusoidale.

Una volta disegnato un grafico tra il tempo e la tensione di uscita, la curva sarà sinusoidale. Per ottenere oscillazioni continue all'interno del circuito del serbatoio, abbiamo bisogno di un po' di energia. Ma in questo circuito non è disponibile alcuna sorgente CC o batteria.

Quindi abbiamo collegato L1 e L2 induttori all'interno dei circuiti collettore e base utilizzando un'asta di ferro dolce. Quindi questa asta collegherà l'induttore L2 all'induttore L1 a causa della sua induzione reciproca, una parte dell'energia all'interno del circuito del collettore sarà collegata al lato di base del circuito. Pertanto, l'oscillazione all'interno del circuito del serbatoio viene sostenuta e amplificata continuamente.

Condizioni di oscillazione

Il circuito dell'oscillatore a transistor deve seguire quanto segue

• Lo sfasamento del loop dovrebbe essere 0 e 360 ​​gradi.
• Il guadagno dell'anello deve essere >1.
• Se un segnale sinusoidale è un'uscita preferita, un guadagno di loop > 1 causerà rapidamente la saturazione dell'o/p a entrambi i picchi della forma d'onda e la generazione di una distorsione inaccettabile.
• Se il guadagno dell'amplificatore è >100, l'oscillatore limiterà entrambi i picchi della forma d'onda. Per soddisfare le condizioni di cui sopra, il circuito dell'oscillatore dovrebbe includere un qualche tipo di amplificatore, nonché una parte della sua uscita, che dovrebbe essere ricondotta all'ingresso. Per vincere le perdite all'interno del circuito di ingresso, utilizziamo il circuito di feedback. Se il guadagno dell'amplificatore è <1, il circuito dell'oscillatore non oscillerà e se è > 1, il circuito oscillerà e genererà segnali distorti.

Tipi di oscillatori a transistor

Sono disponibili diversi tipi di oscillatori, ma ogni oscillatore ha la stessa funzione. Quindi generano un'uscita continua non smorzata. Ma cambiano nel fornire energia al circuito oscillatorio o del serbatoio per soddisfare le gamme di frequenza e le perdite su cui vengono utilizzati.

Gli oscillatori a transistor che utilizzano circuiti LC come circuiti oscillatori o a serbatoio sono estremamente popolari per la produzione di uscite ad alta frequenza. I diversi tipi di oscillatori a transistor sono discussi di seguito.

Oscillatore Hartley

L'oscillatore Hartley è un tipo di oscillatore elettronico utilizzato per determinare la frequenza di oscillazione attraverso un circuito sintonizzato. La caratteristica principale di questo oscillatore è che il circuito accordato include un singolo condensatore collegato in parallelo attraverso due induttori in serie e il segnale di feedback necessario per l'oscillazione è ottenuto dalla connessione centrale dei due induttori. L'oscillatore Hartley è appropriato per oscillazioni nella gamma RF fino a 30 MHz. Per saperne di più su questo oscillatore clicca qui – Oscillatore Hartley.

Oscillatore di cristallo

L'oscillatore a cristallo del transistor è applicabile in diverse aree dell'elettronica e della radio. Questi tipi di oscillatori svolgono un ruolo chiave nel fornire un segnale CLK economico da utilizzare in circuiti logici o digitali. In altri esempi, questo oscillatore può essere utilizzato per fornire una sorgente di segnale RF costante e precisa. Quindi questi oscillatori sono spesso utilizzati da radioamatori o radioamatori all'interno dei circuiti di trasmettitori radio, ovunque possano essere più efficaci. Per saperne di più su questo oscillatore clicca qui – oscillatore a cristallo.

Oscillatore di Colpitt

L'oscillatore Colpitts è piuttosto opposto all'oscillatore Hartley, tranne per il fatto che gli induttori e i condensatori vengono sostituiti l'uno con l'altro all'interno del circuito del serbatoio. Il principale vantaggio di questo tipo di oscillatore è che grazie alla minore mutua e autoinduttanza nel circuito del serbatoio, la stabilità della frequenza dell'oscillatore è migliorata. Questo oscillatore genera frequenze molto alte basate su segnali sinusoidali. Questi oscillatori hanno stabilità ad alta frequenza e possono resistere a basse e alte temperature. Per saperne di più su questo oscillatore clicca qui – Oscillatore Colpitts

Oscillatore del ponte di Vienna

L'oscillatore del ponte di Vienna è un oscillatore di frequenza audio che viene utilizzato frequentemente per le sue caratteristiche significative. Questo tipo di oscillatore è esente da fluttuazioni così come dalla temperatura ambiente del circuito. Il principale vantaggio di questo tipo di oscillatore è che la frequenza viene modificata da 10Hz a 1MHz. Quindi questo circuito oscillatore offre una buona stabilità di frequenza. Per saperne di più su questo oscillatore clicca qui – Oscillatore a ponte di Vienna.

Oscillatore a sfasamento

L'oscillatore di sfasamento RC è un tipo di oscillatore laddove viene utilizzata una semplice rete RC per fornire lo sfasamento necessario verso il segnale di feedback. Simile all'oscillatore Hartley & Colpitts, questo oscillatore utilizza una rete LC per fornire il feedback positivo richiesto. Questo oscillatore ha un'eccezionale stabilità di frequenza e genera onde sinusoidali pure su un'ampia gamma di carichi. Per saperne di più su questo oscillatore clicca qui – Oscillatore a sfasamento RC

Intervalli di frequenza di diversi oscillatori a transistor sono:

• ponte di Vienna (da 1Hz a 1MHz),
• oscillatore a sfasamento (da 1Hz a 10MHz),
• Oscillatore Hartley (da 10 kHz a 100 MHz),
• Colpitt (da 10 kHz a 100 MHz) e
• oscillatore a resistenza negativa >100MHz

Oscillatore a transistor con circuito risonante

Un oscillatore a transistor che utilizza un circuito risonante che include un induttore e un condensatore all'interno di una serie genererà oscillazioni di frequenza. Se un induttore viene raddoppiato e il condensatore viene cambiato a 4C, la frequenza è data da

L'espressione di frequenza di cui sopra viene utilizzata per la frequenza delle oscillazioni LC all'interno di un circuito LC in serie. Dopodiché, trovando le due frequenze come il rapporto f1 e f2 e sostituendo le modifiche all'interno dei valori di induttanza e capacità, la frequenza 'f2' può essere trovata in termini di 'f1'.

Il rapporto delle due frequenze (f1&f2).

Qui 'L' è raddoppiato e 'C' è cambiato in 4C

Sostituisci questi valori nell'equazione sopra, quindi possiamo ottenere

Se troviamo la frequenza 'f2' in termini di frequenza 'f1', possiamo ottenere la seguente equazione

Applicazioni

Il applicazioni di un transistor come oscillatore include il seguente.

• Un oscillatore a transistor viene utilizzato per generare oscillazioni costanti non smorzate per qualsiasi frequenza desiderata se i circuiti oscillatori e di feedback sono collegati correttamente ad esso.
• L'oscillatore del ponte di Vienna è molto utilizzato nei test audio, nei test di distorsione degli amplificatori di potenza e anche per l'eccitazione del ponte CA.
• L'oscillatore Hartley è utilizzato nei ricevitori radio.
• L'oscillatore di Colpitt viene utilizzato per generare segnali di uscita sinusoidali con frequenze estremamente alte.
• Questi sono ampiamente utilizzati nella strumentazione, nei computer, nei modem, nei sistemi digitali, nella nautica, nei sistemi ad anello ad aggancio di fase, nei sensori, nelle unità disco e nelle telecomunicazioni.

Quindi, questo è tutto una panoramica del transistor oscillatore – tipi e loro applicazioni. Ecco una domanda per te, qual è la funzione di un oscillatore?