Rückkopplungsverstärker Und Transistoroszillatoren Forex

4.1 Rückkopplungsoszillatoren. Viele Systeme erfordern eine Eingabe in Form eines periodischen, üblicherweise sinusförmigen Wellenform-Mdash, zum Beispiel des LO, der benötigt wird, um die in den letzten Abschnitten betrachteten Heterodyn-Empfänger zu treiben. Diese Oszillatoren können viele Formen annehmen. Hohlraumgesteuerte Laser sind eine Form eines Rückkopplungsoszillators. So sind die Transistor-Schaltung Oszillatoren in heimischen Radios und TV verwendet. Hier wird das Beispiel eines einfachen elektronischen Oszillators angewendet, doch ist zu beachten, dass ähnliche Ergebnisse für viele andere Arten von kohärenter Signalquelle gelten können. Die Beispielnutzung ist in Abbildung 4.1a dargestellt. Dies zeigt einen Transistor-Phasenschieberoszillator. Alle Rückkopplungsoszillatoren erfordern eine Vorrichtung oder einen Mechanismus, die Verstärkung in Kombination mit einer Rückkopplungsanordnung bereitstellt, die einige der Systemausgänge zurückschickt, um nach einer geeigneten Zeitverzögerung erneut verstärkt zu werden. In 4.1a wird die Verstärkung durch den Transistor bereitgestellt. Die zeitverzögerte Rückkopplung wird durch die mit C und R bezeichneten Kondensatorverstärkerwiderstände geliefert. Obwohl dieses System einen bestimmten Typ von Transistor - und Rückkopplungsnetzwerk verwendet, können wir sein Verhalten in die in Fig. 4.1b dargestellte Anordnung verallgemeinern. Dies zeigt einen Verstärker mit einer Spannungsverstärkung, dessen Ausgang und Eingang über ein Rückkopplungsnetzwerk verbunden sind. Dies gibt einen Bruchteil der Ausgangsspannung an den Verstärkereingang zurück. Beachten Sie, dass sowohl die Verstärkerverstärkung als auch der Feedbackfaktor frequenzabhängig sind. Im allgemeinen verändern sowohl der Verstärker als auch das Rückkopplungsnetzwerk die Grße und die Phase des Signals. Um dies zu berücksichtigen, ist es normal, sowohl beides als auch komplexe Werte zu behandeln. Das Verstärker - und Feedback-Netzwerk bilden eine Schleife. Eine anfängliche Signalschwankung am Verstärkereingang erzeugt ein Ausgangssignal, das wiederum ein neues lsquoechoedrsquo-Eingangssignal am Verstärkereingang zurückliefert. Dieser neue Eingang wird wiederum verstärkt und erzeugt ein neues Echo am Eingang. Etc. Nach n lsquotrips rund um die Looprsquo wird die Amplitude des neuesten Echos werden Durch Betrachten dieses Ausdrucks können wir sehen, dass, wenn die Echos verblassen wird. Wenn wir jedoch annehmen, dass dann die Größe der Echos mit der Zeit wächst (oder zumindest konstant bleibt, wenn wir das arrangieren). Als ein Ergebnis finden wir, daß ein anfängliches Signal ein anhaltendes, sich wiederholendes Signal erzeugt, dessen Amplitude nicht mit der Zeit abklingt, vorausgesetzt, daß wir sichergehen können, daß jedes verzögerte Echo oder Zyklus der Fluktuation sich auf den Schwanz der vorherigen Fluktuation mit der gleichen sinusförmigen Phase verschiebt. Als Ergebnis, dass die beiden Ausdrücke 4.5 amp 4.6 erfüllt sind, müssen wir nur das System ein Kickrsquo durch die Bereitstellung des Anfangszyklus der Eingabe lsquogive. Die Ausdrücke 4.5 amp 4.6 zusammen werden als Barkhausen-Kriterium bezeichnet. Jedes System, das dieses Kriterium erfüllt, ist in der Lage, bei jeder Frequenz oszillieren, für die die Ausdrücke beide wahr sind. Man beachte, daß in der Praxis der Ausdruck 4.6 für einen oder mehrere diskrete Frequenzwerte üblicherweise nur erfüllt ist, so daß das System nur bei diesen spezifischen Frequenzen oszillieren kann. Es ist auch anzumerken, dass die Tatsache, dass ein System das Kriterium erfüllt, nicht garantiert, dass es tatsächlich oszillieren wird. Der Prozess muss durch eine anfängliche kleine Fluktuation der korrekten Frequenz gestartet werden. Wenn dieser Startkick fehlt, kann das System einfach in einem Ruhezustand sitzen. Zum Glück, jede kleine, kurze, Fluktuation, die einige Macht bei der Frequenz enthält, f. Wird eine Folge von stationären oder wachsenden Schwingungen bei dieser Frequenz starten. In der Praxis bedeutet dies, dass wir nicht in der Regel haben, um eine bestimmte Eingabe, um den Prozess zu starten. Das elektrische lsquoshocks des Schaltens auf dem Oszillatorenverstärker (die Verstärkungsquelle) ist normalerweise genug, um Sachen zu erhalten. Wenn nicht, kann das zufällige Rauschen, das in allen realen physikalischen Systemen vorhanden ist, oft den erforderlichen Startkick liefern. Jeder, der mit der Elektronik vertraut ist, kann sehen, dass der Rückkopplungsoszillator nahezu identisch mit einem rückgekoppelten Verstärkersystem ist. Der einzige Unterschied besteht darin, dass ein Feedback-Amp nicht dem Barkhausen-Kriterium genügt, während ein Oszillator sollte. In der Praxis dieses zu einer der grundlegenden Richtlinien der Elektronik, ldquo Alle Rückkopplungsverstärker versuchen zu oszillieren und alle Oszillatoren dont rdquo Es gibt Lose der verschiedenen Arten des elektronischen Rückkopplungsoszillators. Wenn Sie einen Blick durch Elektronikbücher haben, können Sie lsquoHartley Oscillatorsrsquo finden, lsquoColpitts oscillatorsrsquo, lsquoWien Brücke Oscillatorsrsquo, etc., etc. Obwohl ihre Details unterschiedlich sind, verwenden sie alle die gleiche Technik des Kombinierens eines Verstärkungsabschnitts mit einer Rückkopplungsanordnung, die die Phasetimeverzögerung liefert Die erforderlich sind, damit das System mit einer bestimmten Frequenz oszilliert. Wir können das Verhalten des gesamten Systems in Form einer Gesamtschleifenverstärkung darstellen. Und die Frequenz (oder Frequenzen), die eine Schleifenphasenverschiebung aufweisen, bei der die Oszillation als Wert (e) möglich ist, so dass in einer idealen Situation zu erwarten ist, dass es nur eine Frequenz gibt, die genau gleich Eins ist. Wenn dies geschieht, wird eine Oszillation bei dieser Frequenz für immer fortgesetzt, ohne daß ihre Amplitude größer oder kleiner wird. Allerdings neigen wir zu der Feststellung, dass Oszillationen nur gestartet werden können, wenn. Dies führt dazu, dass die Oszillationsamplitude im Laufe der Zeit exponentiell ansteigt. In einem realen Oszillatorsystem wird dieses Wachstum irgendwann begrenzt sein. Beispielsweise werden bei den in Fig. 4.1 gezeigten Oszillatoren die Spannungsschwingungen durch die Größe der Spannungen auf den Leistungsschienen begrenzt, die den Oszillator mit Energie versorgen. (Natürlich muss die Oszillationsleistung von irgendwo kommen und es gibt immer eine Grenze für die verfügbare Leistung) Im allgemeinen neigt ein Oszillator dazu, zu starten, seine Oszillationsamplitude wächst dann (gewöhnlich schnell), bis er durch einen Prozess oder ein Merkmal begrenzt wird vom System. Die Wirkung dieses Begrenzungsprozesses besteht darin, die effektive Schleifenverstärkung zu verkleinern, bis ihr Modul einheitlich ist. Die Oszillation fährt dann mit einer Wellenform einer im wesentlichen konstanten Amplitude fort. Das obige Beispiel geht davon aus, daß man eine elektronische Form eines einfachen harmonischen Oszillators betrachtet. Daher erzeugt sie eine Sinuswelle. Andere Formen von Oszillator können andere Arten von Wellenform mdash Rechteck, Dreieck-Wellen, auch nicht-periodische chaotische Wellen produzieren Jedes System erfordert eine Kombination von einigen Gewinn mit einigen Feedback. Inhalt und Seiten gepflegt durch: Jim Lesurf (jcglst-and. ac. uk) mit TechWriter Pro und HTMLEdit auf einem StrongARM powered RISCOS-Gerät. Universität von St. Andrews, St. Andrews, Fife KY16 9SS, Schottland. Beachten Sie dieses Diagramm. 12v dc über zwei Widerständen R1 und R2 in Reihe geschaltet. Der Punkt A wird also bei 6 V sein. Der untere Widerstand R1 ist variabel. Wenn wir den Wert von R1 auf 120k erhöhen, können wir die Spannung am Punkt A berechnen. Wenn der Wert von R1 auf 80k reduziert wird, können wir auch die Spannung am Punkt A berechnen. Wenn also der Wert von R1 variiert wird, wird der Messwert abgelesen Auf dem Messgerät abnimmt oder ansteigt. Diese Variationen (im Grunde ein Wechselsignal) werden über den Koppelkondensator auf die nächste Stufe geleitet - rechts gezeigt durch den Pfeil. Wir können einen variablen Widerstand durch einen anderen ersetzen. Betrachten Sie R1 jetzt durch eine der in diesem folgenden Diagramm gezeigten Geräte. Jeder kann als variabler Widerstand wirken: Die Verbindungen zu diesen Geräten, um R1 zu ersetzen, werden gezeigt. (Die thermionischen Vorrichtungen benötigen mehr als eine 12 V-Versorgung - aber die Prinzipien gelten weiterhin.) Andere Anschlüsse müssen an den anderen Elektroden jeder Vorrichtung vorgenommen werden, um sie für einen korrekten Betrieb vorzuspannen, so dass das Eingangssignal die Vorspannung, die das Innere verändert, variieren kann Der wiederum die Spannung am Punkt A, die über den Koppelkondensator zur Weiterverarbeitung an die nächste Stufe weitergeleitet wird, verändert. Der obere Widerstand im obigen Diagramm R2 ist als Last bekannt. Dies kann andere Formen annehmen, wie das folgende Diagramm zeigt. Hierbei handelt es sich um einen Audiotransformator mit angeschlossenem Lautsprecher. Die beiden Widerstände, die mit der Basis dieses Transistors mit dem Widerstand im Emitter verbunden sind, bilden die Vorspannungsanordnungen. Diese Komponenten stellen den Pegel des Stroms ein, der durch die Primärwicklung des Transformators fließt - den Kollektorstrom. Ein Eingangs-Audiosignal wird über einen Kopplungskondensator der Basis des Transistors zugeführt. Dies ändert den Basisstrom, der seinerseits den effektiven Widerstand des Transistors und damit den Kollektorstrom ändert. Es sind nur kleine Änderungen des Basisstroms erforderlich, um wesentlich größere Änderungen der Kollektorstromverstärkung vorzunehmen. Der nachfolgende Schaltkreis ist ein typischer Senderfrequenzverstärker. Hier umfasst die Last alle an den Kollektor des Transistors Q1 - C5, L2, etc. angeschlossenen Komponenten und die Antenne oder was auch immer mit dem Ausgang verbunden ist. Der RF-Choke RFC2 speist 12 V DC zu dem Gerät und verhindert, dass die RF in die Stromversorgungsanschlüsse gelangt. Das Eingangssignal liefert eine Selbstvorspannung für den Transistor. Positive Rückkopplung - und Oszillatoren Wenn Sie am Ausgang eines Verstärkers teilnehmen und ihn zurück zum Eingang führen, wird das Gerät, sofern bestimmte Bedingungen erfüllt sind, oszillieren. Das bedeutet, dass es ein Signal erzeugt. Die Frequenz des Signals hängt von den Schaltungskomponentenwerten und den Rückkopplungsanordnungen ab. Die Bedingungen für die Oszillation sind, dass der Pegel des rückgekoppelten Signals auf einem adäquaten Niveau ist und dass das Signal in der korrekten Phase ist, um eine Oszillation aufrechtzuerhalten. Dies ist positives Feedback. Dies bedeutet, daß das Signal, das zurückgeführt wird, zu dem Signal am Eingang des Verstärkers addiert. Dieses Diagramm zeigt einen einfachen Hochfrequenz-Oszillator. Eine abgestimmte Schaltung in der Kollektorschaltung setzt die Schwingungsfrequenz. Die Rückkopplung erfolgt durch eine Sekundärspule und fügt ein Signal in die Basisleitung ein, wodurch der Basisstrom geändert wird. Unter der Voraussetzung, dass die Sekundärspule korrekt polarisiert ist, wird die Schaltung oszillieren. Das folgende Diagramm zeigt einen Audio-Verstärker (das Dreieck - mit Verstärkung in Pfeilrichtung) und ein Rückkopplungsnetzwerk - das Sammeln von Widerständen und Kondensatoren - ein Bridged-Tee-Netzwerk - das zwischen dem Ausgang und dem Eingang angeschlossen ist. Dies ist wiederum eine schematische Darstellung eines Audio-Oszillators. Es gibt viele verschiedene Feedback-Netzwerke und sie können eine breite Palette von Komponenten aller Art umfassen. Es gibt viele verschiedene Oszillator-Schaltkreistypen, da der Bezug auf ein Lehrbuch zeigt, wie es beginnt. In der Praxis beginnt beim ersten Einschalten ein Oszillator normalerweise selbst zu starten, da ein Rauschen oder ein ähnliches Transient am Eingang der Verstärkungsvorrichtung auftritt Reicht aus, um mit der Oszillation zu beginnen. Oszillatoren können in der Regel identifiziert werden, da sie einen Ausgang ohne Eingang haben - anders als die DC-Versorgung. Dieses Diagramm ist auch ein Oszillator. Das untere Ende der Spule L1 ist dem Source - und Drainstrompfad gemeinsam, und der Transformatorwirkung verursacht Änderungen im Basisstrom. Diese Vorrichtung ist selbstvorbelastend. Diese Schaltung ist ein Quarzoszillator. Ein Quarzkristall kann als eine Hoch-Q-abgestimmte Schaltung betrachtet werden. Resonanz Der Quarzkristall ist mit zwei Kondensatoren über ihm angeordnet, um die Rückkopplung für die Oszillation zu liefern. Ein Widerstand vom Kollektor zur Basis und von der Basis zur Erde, zusammen mit dem Emitterwiderstand, liefert eine DC-Vorspannung (Basisstrom) für einen korrekten Betrieb. Vergleichen Sie dieses Diagramm mit dem vorherigen. Der spannungsgesteuerte Oszillator (VCO) Dieser Schaltkreis ist der gleiche wie der vorherige, wobei einige Komponenten hinzugefügt wurden. Ein spannungsgesteuerter Oszillator ist derjenige, bei dem die Frequenz der Oszillation durch Ändern einer an ihn angelegten Spannung variiert werden kann. Die Dioden D1 und D2 sind Varicap - oder Varaktordioden, die über die abgestimmte Schaltung L1 und C1 verbunden sind. Wenn diese Dioden in Sperrrichtung vorgespannt werden, wird die Verarmungszone zwischen Anode und Kathode zu einem Dielektrikum, dessen Breite von der angelegten Spannung abhängt. Eine Änderung der angelegten Spannung verändert die Breite des Dielektrikums, wodurch die Kapazität zwischen Anode und Kathode verändert wird. Wie gezeigt, ändert die Spannung am Wischer (beweglicher Arm) des manuellen TUNING-Potentiometers die Frequenz des Oszillators. Der 100k Widerstand an der Verbindungsstelle der zwei Dioden soll verhindern, dass RF in die DC-Leitung eindringt. Der Frequenzsynthesizer A spart in der Anzahl der Kristalle, die für die geschaltete Kanalausrüstung benötigt werden, indem man einen Synthesizer verwendet. Dieses Diagramm zeigt zwei Oszillatoren mit jeweils einer Auswahl von Kristallen. Ein Mischer kombiniert diese Ausgangssignale, um andere Frequenzen bereitzustellen, indem die Summen - (oder Differenz-) Ausgänge des Mischers verwendet werden. Mischer Durch diese Methode kann eine große Auswahl an Kanälen für einen Transceiver bereitgestellt werden. Der Phasenregelkreis Dieses Diagramm zeigt das Prinzip der PLL. Es besteht aus einem spannungsgesteuerten Oszillator, der die Ausgangsfrequenz liefert. Diese Frequenz wird mit einem Referenzoszillator unter Verwendung eines Phasendetektors oder Komparators verglichen. Eine Abtastprobe des VCO wird durch eine Frequenzteilerstufe zum Phasendetektor geleitet. Der Phasendetektor liefert dem spannungsgesteuerten Oszillator eine Fehlerspannung, um diese auf der Frequenz genau zu halten. Wenn wir wollen, dass die Ausgangsfrequenz gleich dem Referenzoszillator ist, passieren wir die Ausgangsfrequenz durch eine Division durch Stufe zu dem Phasendetektor. Wenn die Frequenzen nicht gleich sind, wird eine Fehlerspannung erzeugt, die proportional zur Frequenzdifferenz ist. Diese Spannung wird gefiltert und an den VCO angelegt, um sie wieder auf die Frequenz zu bringen. Wenn wir eine Frequenz haben wollen, die das Zehnfache der Referenzfrequenz beträgt, so stimmen wir den VCO auf diese Frequenz ab. Der Ausgang wird dann durch eine Teilung-für-10-Stufe zu dem Phasendetektor geleitet, der wie im vorherigen Fall arbeitet. Wenn wir eine Frequenz haben wollen, die 20 mal die Referenzfrequenz ist, teilen wir den Ausgang mit 20 und legen ihn an den Phasendetektor an. Moderne Transceiver und andere Geräte verwenden die Phasenregelschleifenprinzipien und können in 1 kHz und oft kleineren Schritten abstimmen. Die PLL als Demodulator Für FM-Signale PLL-Prinzipien können auch als Demodulator in einem FM-Empfänger verwendet werden. Die Schleife sperrt das Eingangssignal und der VCO folgt der momentanen Frequenz des Eingangssignals. Änderungen der Eingangsfrequenz werden in Schwankungen in der Schleifensteuerspannung umgewandelt. Die Steuerspannung muss sich ändern, und diese Spannung entspricht dem demodulierten Signal, dem Audioausgang. Ein Puffer wird verwendet, um die Ausgangsschaltungsanordnung von dem Regelkreis zu isolieren. Negative Rückkopplung Negative Rückkopplung ist ein Signal, das an den Eingang eines Verstärkers zurückgeführt wird, so dass es dem Eingangssignal - dem Gegenteil der positiven Rückkopplung - entgegensteht. Es hat große Vorteile in einigen Anwendungen, insbesondere in Hi-Fi-Audio-Verstärker. Für Amateurfunkzwecke gibt es eine nützliche Anwendung - die Emitterfolger-Schaltung (oder die Kathoden-Folger-Schaltung). Weitere Informationen über NZART erhalten Sie im Internet unter NZART. Es gibt mehrere Kategorien der NZART-Mitgliedschaft, die Transmitting und Non-Transmitting einschließen. Jeder, der sich für Radio interessiert, kann mitmachen. E-Mail Anfragen an nzartnzart. org. nz bringen Details über NZART Mitgliedschaft. On-line Details über das Beitreten NZART - Mitgliedschaft hat Vorteile. Kontakt Webmaster bei e-mail webmasternzart. org. nz Zusammengestellt Do. Jan 20 2011 bei 9:07:41 pm