Kuinka oskillaattorin esto toimii

Estävä oskillaattori on yksi yksinkertaisimmista oskillaattoreista, joka pystyy tuottamaan itsensä ylläpitäviä värähtelyjä käyttämällä vain muutamia passiivisia ja yksittäisiä aktiivisia komponentteja.

Nimeä 'esto' käytetään johtuen siitä, että päälaitteen kytkentä BJT: n muodossa on estetty (katkaisu) useammin kuin sen sallitaan suorittaa värähtelyjen aikana, ja tästä syystä nimen estävä oskillaattori .

Kun estooskillaattoria käytetään tyypillisesti

Tämä oskillaattori tuottaa neliöaaltolähdön, jota voidaan käyttää tehokkaasti SMPS-piirien tai vastaavien kytkentäpiirien valmistamiseen, mutta sitä ei voida käyttää herkkien elektronisten laitteiden käyttämiseen.

Tällä oskillaattorilla tuotetuista äänisävyistä tulee täydellisesti sopivia hälytyksille, morse-koodiharjoittelu laitteille langattomat akkulaturit Piiri tulee myös käyttämään kameroiden välähdysvalona, ​​joka näkyy usein juuri ennen salaman napsauttamista. Tämä ominaisuus auttaa vähentämään surullisen punasilmäisyyttä.

Yksinkertaisen kokoonpanonsa vuoksi tämä oskillaattoripiiri käytetään laajasti kokeellisissa sarjoissa, ja opiskelijoiden on paljon helpompaa ja mielenkiintoisempaa ymmärtää sen yksityiskohdat nopeasti.

Kuinka estävä oskillaattori toimii

Sillä estävän oskillaattorin tekeminen , komponenttien valinnasta tulee varsin kriittinen, jotta se pystyy toimimaan optimaalisilla vaikutuksilla.

Estävän oskillaattorin käsite on itse asiassa hyvin joustava, ja siitä saatavaa tulosta voidaan vaihdella laajasti yksinkertaisesti muuttamalla mukana olevien komponenttien, kuten vastusten, muuntajan, ominaisuuksia.

muuntaja tästä tulee erityisesti tärkeä osa ja lähtöaaltomuoto riippuu voimakkaasti tämän muuntajan tyypistä tai merkistä. Esimerkiksi kun pulssimuuntajaa käytetään estävässä oskillaattoripiirissä, aaltomuoto saavuttaa suorakulmaisten aaltojen muodon, joka koostuu nopeasta nousu- ja laskujaksosta.

Tämän mallin värähtelyteho tulee tehokkaasti yhteensopivaksi lamppujen, kaiuttimien ja jopa releiden kanssa.

Sinkku vastus voidaan nähdä ohjaavan estooskillaattorin taajuutta, ja siksi jos tämä vastus korvataan potilla, taajuus muuttuu manuaalisesti ja sitä voidaan säätää käyttäjien vaatimusten mukaisesti.

On kuitenkin varottava, ettei arvoa alenneta tietyn rajan alapuolelle, mikä voisi muuten vahingoittaa transistoria ja luoda epätavallisen epävakaita lähtöaaltomuotoja. On aina suositeltavaa sijoittaa turvallinen vähimmäisarvoinen kiinteä vastus sarjaan potin kanssa tämän tilanteen estämiseksi.

Piirin toiminta

Piiri toimii positiivisten palautteiden avulla muuntajan kautta yhdistämällä kaksi kytkentäjaksoa, aika Tclosed, kun kytkin tai transistori on suljettu, ja aika Topen, kun transistori on auki (ei johda). Analyysissä käytetään seuraavia lyhenteitä:

• t, aika, yksi muuttujista
• Tclosed: heti suljetun syklin lopussa, avoimen syklin alustus. Myös ajan suuruus kesto kun kytkin on kiinni.
• Topen: heti avoimen jakson jokaisessa päässä tai suljetun jakson alussa. Sama kuin T = 0. Myös ajan suuruus kesto aina kun kytkin on auki.
• Vb, syöttöjännite esim. Vbattery
• Vp, jännite sisällä ensiökäämi. Ihanteellinen kytkentätransistori sallii syöttöjännitteen Vb ensiöpuolen yli, joten ihanteellisessa tilanteessa Vp on = Vb.
• Vs, jännite poikki toissijainen käämi
• Vz, kiinteä kuormitusjännite, joka johtuu esim. Zener-diodin vastakkaisella jännitteellä tai liitetyn (LED) lähtöjännitteellä.
• Im, magnetisoiva virta primäärin yli
• Ipeak, m, suurin tai 'huippu' magnetointivirta liikenteen ensisijaisella puolella. Tapahtuma tapahtuu juuri ennen Topenia.
• Np, ensisijaisten käännösten lukumäärä
• Ns, toissijaisten käännösten lukumäärä
• Käämityksen suhde määritellään myös Ns / Np: ksi. Täysin konfiguroidulle muuntajalle, joka toimii ihanteellisissa olosuhteissa, meillä on Is = Ip / N, Vs = N × Vp.
• Lp, ensiöinduktanssi, arvo, joka lasketaan primäärikierrosten lukumäärällä Np neliö ja induktanssikerroin AL. Itseinduktanssi ilmaistaan ​​usein kaavalla Lp = AL × Np2 × 10−9 henries.
• R, yhdistetty kytkin (transistori) ja ensisijainen vastus
• Ylös, käämin yli magneettikentän virtaukseen kertynyt energia, joka ilmaistaan ​​magnetisointivirralla Im.

Käyttö Tclosed-tilassa (aika kun kytkin on kiinni)

Kun kytkentätransistori aktivoituu tai laukaisee, se käyttää lähdejännitettä Vb muuntajan ensiökäämin yli.

Toimenpide muodostaa magnetoivan virran Im muuntajassa muodossa Im = Vprimary × t / Lp

missä t (aika) voi muuttua ajan myötä ja alkaa 0: ssa. Määritetty magnetisointivirta Im 'ajaa' minkä tahansa päinvastaisen generoidun sekundäärivirran Is päällä, joka voi sattua indusoimaan sekundäärikäämin kuormitukseen (esimerkiksi ohjauslaitteeseen) kytkimen (transistorin) liitin (tukiasema) ja palautettu sen jälkeen toissijaiseksi virraksi primäärissä = Is / N).

Tämä muutosvirta ensiöpuolella puolestaan ​​tuottaa muuttuvan magneettivuon muuntajan käämeissä, mikä mahdollistaa melko vakaan jännitteen Vs = N × Vb toissijaisen käämityksen yli.

Monissa kokoonpanoissa toissijainen jännite Vs voi lisätä syöttöjännitteen Vb johtuen siitä, että ensiöpuolen jännite on suunnilleen Vb, Vs = (N + 1) × Vb, kun kytkin (transistori) on johtotilassa.

Siten kytkentäprosessilla voi olla taipumus hankkia osa ohjausjännitteestään tai virrastaan ​​suoraan Vb: ltä, kun taas loput Vs: n kautta.

Tämä tarkoittaa, että kytkimen ohjausjännite tai virta olisi '' vaiheessa ''

Transistorikytkennässä primaarisen vastuksen ja vähäisen vastuksen puuttumisesta johtuen se voi kuitenkin johtaa magnetisointivirran Im nousuun 'lineaarisella rampilla', joka voidaan ilmaista ensimmäisen kappaleen kaavalla.

Oletetaan päinvastoin, että transistorilla tai molemmilla on merkittävä primäärisen vastuksen suuruus (yhdistetty vastus R, esim. Ensiökäämin vastus yhdessä emitteriin kiinnitetyn vastuksen kanssa, FET-kanavan vastus), silloin Lp / R-aikavakio voi johtaa nouseva magneettivirtakäyrä jatkuvasti laskevalla kaltevuudella.

Molemmissa skenaarioissa magnetisoivalla virralla Im on komentava vaikutus yhdistetyn ensiö- ja transistorivirran Ip kautta.

Tämä tarkoittaa myös sitä, että jos rajoittavaa vastusta ei sisällytetä, vaikutus voi kasvaa loputtomasti.

Kuten edellä tutkittiin ensimmäisen tapauksen aikana (matala vastus), transistori saattaa lopulta epäonnistua käsittelemään ylimääräistä virtaa tai yksinkertaisesti sanottuna sen vastus voi yleensä nousta siinä määrin, että jännitehäviö laitteen yli voi tulla yhtä suuri kuin syöttöjännite, joka aiheuttaa laitteen täydellisen kyllästymisen (joka voidaan arvioida transistorin vahvistuksen hfe- tai 'beeta-ominaisuuksien perusteella).

Toisessa tilanteessa (esim. Merkittävän ensiö- ja / tai emitterivastuksen sisällyttäminen) virran (pudotus) kaltevuus saattaa saavuttaa pisteet, jossa toissijaisen käämityksen aiheuttama indusoitu jännite ei yksinkertaisesti riitä pitämään transistoria johtavassa asennossa.

Kolmannessa skenaariossa muuntajaan käytetty ydin saattaa saavuttaa kyllästymispisteen ja romahtaa, mikä vuorotellen estäisi sitä tukemasta enempää magnetoitumista ja estäisi ensiö-toissijaisen induktioprosessin.

Siten voimme päätellä, että kaikissa edellä mainituissa kolmessa tilanteessa ensiövirran nousunopeus tai vuon nousunopeus liikenteen ytimessä kolmannessa tapauksessa saattaa osoittaa laskevaa taipumusta nollaan.

Tämän sanottuamme havaitsemme kahdessa ensimmäisessä skenaariossa, että huolimatta siitä, että ensiövirta näyttää jatkavan syöttöään, sen arvo koskettaa vakiotasoa, joka saattaa olla yhtä suuri kuin Vb: n antama syöttöarvo jaettuna vastukset R ensiöpuolella.

Tällaisessa 'virran rajoitettu' tilassa muuntajan vuon voi olla taipumus osoittaa vakaa tila. Lukuun ottamatta muuttuvaa vuota, joka saattaa jatkaa jännitteen indusointia trafon toissijaisen puolen yli, tämä tarkoittaa, että tasainen virtaus on osoitus induktioprosessin epäonnistumisesta käämityksen yli, mikä johtaa toissijaisen jännitteen pudottamiseen nollaan. Tämä aiheuttaa kytkimen (transistorin) avaamisen.

Edellä oleva kattava selitys selittää selvästi, kuinka estävä oskillaattori toimii ja kuinka tätä erittäin monipuolista ja joustavaa oskillaattoripiiriä voidaan käyttää missä tahansa määritetyssä sovelluksessa ja hienosäätää halutulle tasolle, kuten käyttäjä voi mieluummin toteuttaa.