Oscilátor

Z Multimediaexpo.cz

Přejít na: navigace, hledání

Oscilátor je systém, ve kterém se vzájemně přeměňuje jedna forma energie v jinou a zpět, jeho projevem je opakovaná výchylka nějaké veličiny do krajních hodnot, minimálních i maximálních. Fyzikálních kmitajících systémů, oscilátorů, lze sestavit mnoho. Pokud se výchylky pravidelně opakují, hovoříme o periodických kmitech. Pokud je vazba systému lineární, kmity jsou harmonické. Vzhledem k tomu, že přírodě se lineární nebo téměř lineární vazba vyskytuje velmi často, je kmitání velmi obvyklým jevem.

Obsah

Mechanický oscilátor

Soubor:Simple pendulum height.png
Příklad mechanického oscilátoru: Matematické kyvadlo.

Mechanický oscilátor je mechanická soustava, která vykonává kmitavý pohyb. Jednoduchým příkladem mechanického oscilátoru je závaží zavěšené na pružině. Pokud se závaží vychýlí z rovnovážné polohy, začne závaží kmitat (měnit svou polohu ve svislém směru střídavě nahoru a dolů). Stejně tak se bude střídavě měnit velikost a směr jeho rychlosti. Parametry tohoto systému pak určují jeho další vlastnosti. Jestliže je gravitační pole homogenní, pružina lineární (síla vyvolaná pružinou přímo úměrná výchylce) a proti pohybu nepůsobí žádný další odpor, potom bude závaží kmitat harmonicky. Tento hypotetický fyzikální model se nazývá harmonický oscilátor. Platí pro něj rovnice harmonického pohybu.

Lihýř

Lihýř je nejstarší mechanický oscilátor používaný u hodinových strojů byl použit i u pražského orloje.

Kyvadlo

Kyvadlo je těleso otáčející se kolem pevné osy neprocházející těžištěm. Kyvadlo lze považovat za zvláštní případ mechanického oscilátoru. Nejjednodušším příkladem kyvadla je tzv. matematické kyvadlo. Matematické kyvadlo je zjednodušený model fyzického kyvadla. V praxi se lze také často setkat s torzním kyvadlem.

Elektronický oscilátor

Soubor:Transistor Multivibrator.png
Příklad elektronického oscilátoru, tzv. tranzistorový astabilní multivibrátor.

Princip oscilátoru

Ke vzniku kmitu je zapotřebí akumulace energie, a proto musí být v obvodech generátoru reaktance. Po připojení zdroje se oscilační obvod rozkmitá tlumenými kmity. Abychom udrželi kmity, je třeba nahradit tepelné ztráty vzniklé na odporech v obvodu energií z napájecího zdroje. Zjednodušeně to lze formulovat tak, že si představíme spínač, který ve správných intervalech opakovaně připojuje zdroj tak, aby zůstala amplituda neměnná. Tuto funkci plní v obvodu zesilovač s nelineární zpětnou vazbou. Při praktické realizaci je důležité, aby se generátor po zapnutí sám rozkmital. To lze nejlépe vysvětlit pomocí kladné zpětné vazby. Nepatrný šum se zesilovačem zesíli a přivede zpětnou vazbou zpět na vstup. Znovu se zesílí a amplituda signálu rychle narůstá až do limitace zesilovače. Aby byl výstupní signál harmonický, musí zasáhnout automatická regulace zmenšení zesílení dřív, než dojde k přebuzení.

LC oscilátory

LC oscilátory obsahují rezonanční obvod sestavený z cívky a kondenzátoru a jejich kmitočet je určen Thomsonovým vztahem:

Tento vztah předurčuje použití těchto generátorů (oscilátorů). Protože je ve vztahu odmocnina, vyvolá desetinásobná změna kapacity, případně indukčnosti pouze malou změnu kmitočtu. To předurčuje tento typ pro konstrukci především nepřeladitelných VF oscilátorů. V zapojení uvedeném na obrázku má tranzistor T1 děličem R1 a R2 nastaven pracovní bod do třídy A, aby došlo k zesílení signálu v celém jeho možném rozsahu. Odpor R3 stabilizuje nastavení pracovního bodu, střídavá složka je vyřazena kondenzátorem C3. Kondenzátor C2 představuje kladnou zpětnou vazbu a je nutný, jinak by se přes malý odpor cívky L1 dostalo na bázi tranzistoru napětí zdroje.

Související články

Osobní nástroje
Jmenné prostory
Varianty
Akce
Hlavní funkce
Navigace
Nástroje
Příspěvky a dary
Další informace