आरसी जनरेटर सर्किट का इलेक्ट्रॉनिक आवृत्ति नियंत्रण। आरसी प्रकार के ऑटोजेनरेटर। एलसी हार्मोनिक जनरेटर के सर्किट

जनरेटर एक स्व-दोलन प्रणाली है जो विद्युत धारा पल्स उत्पन्न करती है, जिसमें ट्रांजिस्टर एक स्विचिंग तत्व की भूमिका निभाता है। प्रारंभ में, इसके आविष्कार के क्षण से, ट्रांजिस्टर को एक प्रवर्धक तत्व के रूप में तैनात किया गया था। प्रथम ट्रांजिस्टर की प्रस्तुति 1947 में हुई। क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर की प्रस्तुति थोड़ी देर बाद हुई - 1953 में। पल्स जनरेटर में यह एक स्विच की भूमिका निभाता है और केवल प्रत्यावर्ती धारा जनरेटर में यह अपने प्रवर्धक गुणों का एहसास करता है, साथ ही समर्थन के लिए सकारात्मक प्रतिक्रिया के निर्माण में भाग लेता है। दोलन प्रक्रिया.

आवृत्ति रेंज विभाजन का एक दृश्य चित्रण

वर्गीकरण

ट्रांजिस्टर जनरेटर के कई वर्गीकरण हैं:

• आउटपुट सिग्नल की आवृत्ति रेंज द्वारा;
• आउटपुट सिग्नल के प्रकार से;
• संचालन सिद्धांत के अनुसार.

आवृत्ति रेंज एक व्यक्तिपरक मान है, लेकिन मानकीकरण के लिए आवृत्ति रेंज का निम्नलिखित विभाजन स्वीकार किया जाता है:

• 30 हर्ट्ज से 300 किलोहर्ट्ज़ तक - कम आवृत्ति (एलएफ);
• 300 किलोहर्ट्ज़ से 3 मेगाहर्ट्ज तक - औसत आवृत्ति (एमएफ);
• 3 मेगाहर्ट्ज से 300 मेगाहर्ट्ज तक - उच्च आवृत्ति (एचएफ);
• 300 मेगाहर्ट्ज से ऊपर - अति-उच्च आवृत्ति (माइक्रोवेव)।

यह रेडियो तरंगों के क्षेत्र में आवृत्ति रेंज का विभाजन है। एक ऑडियो फ्रीक्वेंसी रेंज (एएफ) है - 16 हर्ट्ज से 22 किलोहर्ट्ज़ तक। इस प्रकार, जनरेटर की आवृत्ति रेंज पर जोर देना चाहते हैं, इसे उदाहरण के लिए, एचएफ या एलएफ जनरेटर कहा जाता है। बदले में, ध्वनि रेंज की आवृत्तियों को भी एचएफ, एमएफ और एलएफ में विभाजित किया गया है।

आउटपुट सिग्नल के प्रकार के अनुसार, जनरेटर हो सकते हैं:

• साइनसॉइडल - साइनसॉइडल सिग्नल उत्पन्न करने के लिए;
• कार्यात्मक - एक विशेष आकार के संकेतों के स्व-दोलन के लिए। एक विशेष मामला एक आयताकार पल्स जनरेटर है;
• शोर जनरेटर आवृत्तियों की एक विस्तृत श्रृंखला के जनरेटर हैं, जिसमें, किसी दिए गए आवृत्ति रेंज में, सिग्नल स्पेक्ट्रम आवृत्ति प्रतिक्रिया के निचले से ऊपरी भाग तक एक समान होता है।

जनरेटर के संचालन सिद्धांत के अनुसार:

• आरसी जनरेटर;
• एलसी जनरेटर;
• अवरोधक जनरेटर लघु पल्स जनरेटर हैं।

मूलभूत सीमाओं के कारण, आरसी ऑसिलेटर का उपयोग आमतौर पर कम-आवृत्ति और ऑडियो रेंज में किया जाता है, और एलसी ऑसिलेटर का उपयोग उच्च-आवृत्ति रेंज में किया जाता है।

जेनरेटर सर्किट्री

आरसी और एलसी साइनसॉइडल जनरेटर

ट्रांजिस्टर जनरेटर को लागू करने का सबसे सरल तरीका एक कैपेसिटिव तीन-बिंदु सर्किट - कोलपिट्स जनरेटर (नीचे चित्र) है।

ट्रांजिस्टर ऑसिलेटर सर्किट (कोलपिट्स ऑसिलेटर)

कोलपिट्स सर्किट में, तत्व (C1), (C2), (L) आवृत्ति-सेटिंग हैं। आवश्यक डीसी ऑपरेटिंग मोड सुनिश्चित करने के लिए शेष तत्व मानक ट्रांजिस्टर वायरिंग हैं। एक आगमनात्मक तीन-बिंदु सर्किट के अनुसार इकट्ठे किए गए जनरेटर - हार्टले जनरेटर - में एक ही सरल सर्किट डिजाइन होता है (नीचे चित्र)।

तीन-बिंदु प्रेरक युग्मित जनरेटर सर्किट (हार्टले जनरेटर)

इस सर्किट में, जनरेटर आवृत्ति एक समानांतर सर्किट द्वारा निर्धारित की जाती है, जिसमें तत्व (सी), (ला), (एलबी) शामिल होते हैं। सकारात्मक एसी फीडबैक बनाने के लिए कैपेसिटर (सी) आवश्यक है।

ऐसे जनरेटर का व्यावहारिक कार्यान्वयन अधिक कठिन है, क्योंकि इसमें एक नल के साथ एक अधिष्ठापन की उपस्थिति की आवश्यकता होती है।

दोनों स्व-दोलन जनरेटर का उपयोग मुख्य रूप से मध्य और उच्च आवृत्ति रेंज में वाहक आवृत्ति जनरेटर के रूप में, आवृत्ति-सेटिंग स्थानीय ऑसिलेटर सर्किट आदि में किया जाता है। रेडियो रिसीवर रीजेनरेटर भी ऑसिलेटर जेनरेटर पर आधारित होते हैं। इस एप्लिकेशन को उच्च आवृत्ति स्थिरता की आवश्यकता होती है, इसलिए सर्किट को लगभग हमेशा क्वार्ट्ज ऑसिलेशन रेज़ोनेटर के साथ पूरक किया जाता है।

क्वार्ट्ज रेज़ोनेटर पर आधारित मास्टर वर्तमान जनरेटर में आरएफ जनरेटर की आवृत्ति मान निर्धारित करने की बहुत उच्च सटीकता के साथ स्व-दोलन होता है। अरबों प्रतिशत सीमा से बहुत दूर हैं। रेडियो पुनर्जननकर्ता केवल क्वार्ट्ज आवृत्ति स्थिरीकरण का उपयोग करते हैं।

कम-आवृत्ति धारा और ऑडियो आवृत्ति के क्षेत्र में जनरेटर का संचालन उच्च प्रेरण मूल्यों को साकार करने में कठिनाइयों से जुड़ा है। अधिक सटीक होने के लिए, आवश्यक प्रारंभकर्ता के आयामों में।

पियर्स जेनरेटर सर्किट कोलपिट्स सर्किट का एक संशोधन है, जिसे इंडक्शन के उपयोग के बिना लागू किया गया है (चित्र नीचे दिया गया है)।

प्रेरण के उपयोग के बिना जनरेटर सर्किट को पियर्स करें

पियर्स सर्किट में, इंडक्शन को क्वार्ट्ज रेज़ोनेटर द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, जो समय लेने वाली और भारी प्रारंभ करनेवाला को समाप्त करता है और साथ ही, दोलनों की ऊपरी सीमा को सीमित करता है।

कैपेसिटर (C3) ट्रांजिस्टर के बेस बायस के DC घटक को क्वार्ट्ज रेज़ोनेटर तक जाने की अनुमति नहीं देता है। ऐसा जनरेटर ऑडियो आवृत्ति सहित 25 मेगाहर्ट्ज तक दोलन उत्पन्न कर सकता है।

उपरोक्त सभी जनरेटर का संचालन कैपेसिटेंस और इंडक्शन से बनी एक ऑसिलेटरी प्रणाली के गुंजयमान गुणों पर आधारित है। तदनुसार, दोलन आवृत्ति इन तत्वों की रेटिंग से निर्धारित होती है।

आरसी वर्तमान जनरेटर एक प्रतिरोधक-कैपेसिटिव सर्किट में चरण बदलाव के सिद्धांत का उपयोग करते हैं। सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला सर्किट एक चरण-स्थानांतरण श्रृंखला (नीचे चित्र) है।

चरण-स्थानांतरण श्रृंखला के साथ आरसी जनरेटर सर्किट

तत्व (R1), (R2), (C1), (C2), (C3) स्व-दोलन की घटना के लिए आवश्यक सकारात्मक प्रतिक्रिया प्राप्त करने के लिए एक चरण बदलाव करते हैं। पीढ़ी उन आवृत्तियों पर होती है जिनके लिए चरण बदलाव इष्टतम (180 डिग्री) है। चरण-शिफ्टिंग सर्किट सिग्नल के एक मजबूत क्षीणन का परिचय देता है, इसलिए ऐसे सर्किट में ट्रांजिस्टर के लाभ के लिए आवश्यकताएं बढ़ जाती हैं। वीन ब्रिज वाला सर्किट ट्रांजिस्टर मापदंडों पर कम मांग वाला होता है (नीचे चित्र)।

वीन ब्रिज के साथ आरसी जनरेटर सर्किट

डबल टी-आकार के वीन ब्रिज में तत्व (सी1), (सी2), (आर3) और (आर1), (आर2), (सी3) शामिल हैं और यह दोलन आवृत्ति के अनुरूप एक संकीर्ण-बैंड नॉच फिल्टर है। अन्य सभी आवृत्तियों के लिए, ट्रांजिस्टर एक गहरे नकारात्मक कनेक्शन से ढका हुआ है।

कार्यात्मक वर्तमान जनरेटर

कार्यात्मक जनरेटर को एक निश्चित आकार के दालों का अनुक्रम उत्पन्न करने के लिए डिज़ाइन किया गया है (आकार को एक निश्चित फ़ंक्शन द्वारा वर्णित किया गया है - इसलिए नाम)। सबसे आम जनरेटर आयताकार होते हैं (यदि पल्स अवधि और दोलन अवधि का अनुपात ½ है, तो इस क्रम को "मींडर" कहा जाता है), त्रिकोणीय और सॉटूथ पल्स। सबसे सरल आयताकार पल्स जनरेटर एक मल्टीवाइब्रेटर है, जिसे शुरुआती रेडियो शौकीनों के लिए अपने हाथों से इकट्ठा करने वाले पहले सर्किट के रूप में प्रस्तुत किया गया है (नीचे चित्र)।

मल्टीवाइब्रेटर सर्किट - आयताकार पल्स जनरेटर

मल्टीवाइब्रेटर की एक विशेष विशेषता यह है कि यह लगभग किसी भी ट्रांजिस्टर का उपयोग कर सकता है। उनके बीच दालों और ठहराव की अवधि ट्रांजिस्टर (आरबी1), सीबी1) और (आरबी2), (सीबी2) के बेस सर्किट में कैपेसिटर और प्रतिरोधों के मूल्यों से निर्धारित होती है।

धारा के स्व-दोलन की आवृत्ति हर्ट्ज़ की इकाइयों से लेकर दसियों किलोहर्ट्ज़ तक भिन्न हो सकती है। मल्टीवाइब्रेटर पर एचएफ स्व-दोलनों को महसूस नहीं किया जा सकता है।

त्रिकोणीय (सॉटूथ) दालों के जनरेटर, एक नियम के रूप में, एक सुधार श्रृंखला (नीचे चित्र) जोड़कर आयताकार दालों (मास्टर ऑसिलेटर) के जनरेटर के आधार पर बनाए जाते हैं।

त्रिकोणीय पल्स जनरेटर सर्किट

त्रिकोणीय के करीब दालों का आकार, कैपेसिटर सी की प्लेटों पर चार्ज-डिस्चार्ज वोल्टेज द्वारा निर्धारित किया जाता है।

जनरेटर को अवरुद्ध करना

जनरेटर को अवरुद्ध करने का उद्देश्य तेज किनारों और कम कर्तव्य चक्र के साथ शक्तिशाली वर्तमान पल्स उत्पन्न करना है। स्पंदनों के बीच विराम की अवधि स्पंदनों की अवधि से कहीं अधिक लंबी होती है। ब्लॉकिंग जनरेटर का उपयोग पल्स शेपर्स और तुलना उपकरणों में किया जाता है, लेकिन अनुप्रयोग का मुख्य क्षेत्र कैथोड रे ट्यूब पर आधारित सूचना प्रदर्शन उपकरणों में मास्टर क्षैतिज स्कैन ऑसिलेटर है। बिजली रूपांतरण उपकरणों में ब्लॉकिंग जनरेटर का भी सफलतापूर्वक उपयोग किया जाता है।

क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर पर आधारित जनरेटर

क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर की एक विशेषता बहुत उच्च इनपुट प्रतिरोध है, जिसका क्रम इलेक्ट्रॉनिक ट्यूबों के प्रतिरोध के बराबर है। ऊपर सूचीबद्ध सर्किट समाधान सार्वभौमिक हैं, वे बस विभिन्न प्रकार के सक्रिय तत्वों के उपयोग के लिए अनुकूलित हैं। क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर पर बने कोलपिट्स, हार्टले और अन्य जनरेटर, केवल तत्वों के नाममात्र मूल्यों में भिन्न होते हैं।

फ़्रीक्वेंसी-सेटिंग सर्किट में समान संबंध होते हैं। एचएफ दोलन उत्पन्न करने के लिए, एक आगमनात्मक तीन-बिंदु सर्किट का उपयोग करके क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर पर बनाया गया एक सरल जनरेटर कुछ हद तक बेहतर है। तथ्य यह है कि उच्च इनपुट प्रतिरोध वाले क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर का प्रेरण पर व्यावहारिक रूप से कोई शंटिंग प्रभाव नहीं होता है, और इसलिए, उच्च आवृत्ति जनरेटर अधिक स्थिर रूप से काम करेगा।

शोर जनरेटर

शोर जनरेटर की एक विशेषता एक निश्चित सीमा में आवृत्ति प्रतिक्रिया की एकरूपता है, अर्थात, किसी दिए गए सीमा में शामिल सभी आवृत्तियों के दोलनों का आयाम समान है। परीक्षण किए जा रहे पथ की आवृत्ति विशेषताओं का मूल्यांकन करने के लिए मापने वाले उपकरणों में शोर जनरेटर का उपयोग किया जाता है। मानव श्रवण के लिए व्यक्तिपरक ज़ोर को अनुकूलित करने के लिए ऑडियो शोर जनरेटर को अक्सर आवृत्ति प्रतिक्रिया सुधारक के साथ पूरक किया जाता है। इस शोर को "ग्रे" कहा जाता है।

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अभी भी ऐसे कई क्षेत्र हैं जिनमें ट्रांजिस्टर का उपयोग कठिन है। ये रडार अनुप्रयोगों में शक्तिशाली माइक्रोवेव जनरेटर हैं, और जहां विशेष रूप से शक्तिशाली उच्च-आवृत्ति दालों की आवश्यकता होती है। शक्तिशाली माइक्रोवेव ट्रांजिस्टर अभी तक विकसित नहीं हुए हैं। अन्य सभी क्षेत्रों में, अधिकांश ऑसिलेटर पूरी तरह से ट्रांजिस्टर से बने होते हैं। इसके अनेक कारण हैं। सबसे पहले, आयाम. दूसरा, बिजली की खपत. तीसरा, विश्वसनीयता. इसके अलावा, ट्रांजिस्टर, उनकी संरचना की प्रकृति के कारण, लघु रूप में बनाना बहुत आसान है।

वर्तमान में, इलेक्ट्रॉनिक साइन वेव जनरेटर के मुख्य प्रकार एलसी ऑसिलेटर, क्रिस्टल ऑसिलेटर और आरसी ऑसिलेटर हैं।
एलसी जनरेटर एक ऑसिलेटिंग सर्किट का उपयोग करते हैं जिसमें एक कैपेसिटर और एक प्रारंभ करनेवाला होता है, जो समानांतर या श्रृंखला में जुड़ा होता है, जिसके पैरामीटर दोलन आवृत्ति निर्धारित करते हैं। एलसी जनरेटर का उपयोग मुख्य रूप से रेडियो फ्रीक्वेंसी रेंज में किया जाता है। कम (ध्वनि) आवृत्तियों पर, आरसी जनरेटर का उपयोग करना अधिक सुविधाजनक होता है, जिसमें दोलन आवृत्ति सेट करने के लिए एक प्रतिरोधक-कैपेसिटिव सर्किट का उपयोग किया जाता है।

एलसी साइन वेव जनरेटर।

एलसी ऑसिलेटर के मुख्य प्रकार हार्टले ऑसिलेटर और कोलपिट्स ऑसिलेटर हैं।

हार्टले जनरेटर.

हार्टले जनरेटर में, या जैसा कि इस सर्किट को भी कहा जाता है - आगमनात्मक तीन सूत्रीदोलनों की घटना के लिए आवश्यक सकारात्मक प्रतिक्रिया दोलन सर्किट के प्रारंभ करनेवाला (L1 - L2) के नल से ली जाती है।

कोलपिट्स जनरेटर.

कोलपिट्स जनरेटर (तीन-बिंदु कैपेसिटिव) में सकारात्मक प्रतिक्रिया को ऑसिलेटरी सर्किट के समग्र कैपेसिटेंस (सी 1 - सी 2) के मध्य बिंदु से हटा दिया जाता है। कोलपिट्स जनरेटर हार्टले जनरेटर की तुलना में अधिक स्थिर है और आमतौर पर इसका उपयोग किया जाता है। जब उच्च स्थिरता की आवश्यकता होती है, तो क्रिस्टल ऑसिलेटर का उपयोग किया जाता है।

क्वार्ट्ज एक ऐसी सामग्री है जो यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में और इसके विपरीत परिवर्तित करने में सक्षम है। यदि क्वार्ट्ज क्रिस्टल पर एक वैकल्पिक वोल्टेज लगाया जाता है, तो यह अपनी आवृत्ति के साथ समय में दोलन करना शुरू कर देगा। प्रत्येक क्रिस्टल की अपनी गुंजयमान आवृत्ति होती है, जो उसके आकार और संरचना पर निर्भर करती है। लागू वोल्टेज की आवृत्ति गुंजयमान आवृत्ति के जितनी करीब होती है, दोलन की तीव्रता उतनी ही अधिक होती है। क्वार्ट्ज रेज़ोनेटर बनाने के लिए, धातु इलेक्ट्रोड को क्रिस्टलीय क्वार्ट्ज प्लेट पर लगाया जाता है।

समानांतर फीडबैक के साथ हार्टले क्रिस्टल ऑसिलेटर सर्किट।

क्वार्ट्ज फीडबैक सर्किट से श्रृंखला में जुड़ा हुआ है। यदि दोलन सर्किट की आवृत्ति क्वार्ट्ज की आवृत्ति से विचलित हो जाती है, तो क्वार्ट्ज की तरंग प्रतिरोध (प्रतिबाधा) बढ़ जाती है, जिससे दोलन सर्किट की प्रतिक्रिया की मात्रा कम हो जाती है। ऑसिलेटरी सर्किट क्वार्ट्ज़ आवृत्ति पर लौटता है।

पियर्स जनरेटर.

एक बहुत लोकप्रिय सर्किट क्योंकि इसमें इंडक्टर्स का उपयोग नहीं किया जाता है।

क्वार्ट्ज अनुनाद की ऊपरी सीमा 25 मेगाहर्ट्ज है। यदि उच्च आवृत्ति पर एक स्थिर थरथरानवाला की आवश्यकता होती है, तो बटलर सर्किट का उपयोग किया जाता है। ऑसिलेटिंग सर्किट को क्वार्ट्ज आवृत्ति या इसके विषम हार्मोनिक्स (तीसरे या पांचवें) में से एक की आवृत्ति पर ट्यून किया जाता है।

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आर-सी साइन वेव जनरेटर

एंटी-अलियासिंग आरसी फिल्टर

कम-शक्ति वाले सुधार सर्किट में, फ़िल्टर चोक को एक अवरोधक R Ф द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है। इस प्रकार के फ़िल्टर कहलाते हैं आरसी फिल्टर

एंटी-अलियासिंग आरसी फ़िल्टर की गणना में निम्नलिखित शर्तों को ध्यान में रखा जाना चाहिए:

फ़िल्टर चौरसाई कारक

रोकनेवाला R Ф का प्रतिरोध आमतौर पर R Ф = (0.15...0.5)R H की सीमा के भीतर सेट किया जाता है; प्रतिरोधक-कैपेसिटिव फ़िल्टर की दक्षता अपेक्षाकृत छोटी होती है और आमतौर पर 0.6...0.8 होती है, और η f = 0.8 R Ф = 0.25 R H पर होती है।

प्रतिरोधक-कैपेसिटिव फिल्टर के लाभ: छोटे आयाम, वजन और लागत; नुकसान - कम दक्षता.

सबसे सरल योजना आर.सी.-एक परिचालन एम्पलीफायर पर साइनसॉइडल दोलनों का जनरेटर चित्र में दिखाया गया है। 37ए.

चावल। 37. आरसी साइन वेव जनरेटर

आरसी जनरेटर आवृत्ति सेट करने के लिए प्रतिरोधक-कैपेसिटिव कपलिंग का उपयोग करते हैं। साइनसॉइडल दोलन जनरेटर के मुख्य दो प्रकार हैं: चरण शिफ्ट जनरेटरऔर वियन ब्रिज पर आधारित एक जनरेटर। फेज़-शिफ्टिंग ऑसिलेटर एक पारंपरिक एम्पलीफायर है जिसमें फेज़-शिफ्टिंग फीडबैक सर्किट होता है। सर्किट के संयोजन में बिजली की हानि होती है, इसलिए ट्रांजिस्टर का लाभ पर्याप्त रूप से अधिक होना चाहिए।

जनरेटर आवृत्ति की गणना सूत्र का उपयोग करके की जाती है।

इस सूत्र में R प्रतिरोधों R1, R2 के मान हैं (वे समान हैं)। C, क्रमशः, कैपेसिटेंस मान C1 या C2 में से कोई भी है (समान भी)

जनरेटर आधारित वीना ब्रिज- लीड-लैग सर्किट और वोल्टेज डिवाइडर के साथ दो-चरण एम्पलीफायर।

प्रतिरोधक R1 और R2 समान मान के हैं (प्रतिरोध के संदर्भ में), प्रतिरोधक R3 का प्रतिरोध लगभग आधा है। कैपेसिटर C1 और C2 की कैपेसिटेंस बराबर है, और कैपेसिटर C3 लगभग दोगुना बड़ा है।
उत्पन्न दोलनों की आवृत्ति अनुपात द्वारा निर्धारित की जाती है।

जहां C संधारित्र C1(C2) की रेटिंग है, R प्रतिरोध की रेटिंग है - R1(R2)।
R1,R2 = 10KOm, R3=4.7KOm, C1,C2 =16nF, C3=33nF के साथ, आवृत्ति लगभग 1000Hz है।
एक दोहरे चर अवरोधक (R1 और R2 के रूप में) का उपयोग करके, आप एक विस्तृत श्रृंखला में दोलन आवृत्ति को आसानी से बदल सकते हैं।

एक साधारण स्विचिंग सर्किट का उपयोग करके कई उपश्रेणियों वाला एक साइनसॉइडल ऑसीलेशन जनरेटर प्राप्त किया जा सकता है, जिसके साथ आप वैकल्पिक रूप से सी 1, सी 2 और सी 3 के रूप में विभिन्न क्षमताओं के कैपेसिटर को जोड़ सकते हैं। ऐसा उपकरण रेडियो शौकिया के लिए बहुत उपयोगी हो सकता है, विशेष रूप से विभिन्न प्रवर्धन चरणों को स्थापित करने के लिए।

इलेक्ट्रॉनिक साइनसोइडल जनरेटर (एल, सी - जनरेटर)

एलसी जनरेटर

साइन वेव जनरेटर ऐसे जनरेटर होते हैं जो साइनसॉइडल वोल्टेज उत्पन्न करते हैं।

उन्हें उनके आवृत्ति-ड्राइविंग घटकों के अनुसार वर्गीकृत किया गया है। ऑसिलेटर के तीन मुख्य प्रकार हैं एलसी ऑसिलेटर, क्रिस्टल ऑसिलेटर और आरसी ऑसिलेटर।

एलसी जनरेटर एक ऑसिलेटिंग सर्किट का उपयोग करते हैं जिसमें एक कैपेसिटर और एक प्रारंभ करनेवाला होता है जो समानांतर या श्रृंखला में जुड़ा होता है, जिसके पैरामीटर दोलन आवृत्ति निर्धारित करते हैं।

क्रिस्टल ऑसिलेटर एलसी ऑसिलेटर के समान होते हैं, लेकिन उच्च दोलन स्थिरता प्रदान करते हैं।

आरसी ऑसिलेटर्स का उपयोग कम आवृत्तियों पर किया जाता है और दोलन आवृत्ति को सेट करने के लिए एक प्रतिरोधक-कैपेसिटिव सर्किट का उपयोग किया जाता है।

हमने ऑसिलेटरी सर्किट का उपयोग करके जनरेटर के प्रकारों में से एक को देखा। ऐसे जनरेटर मुख्य रूप से केवल उच्च आवृत्तियों पर उपयोग किए जाते हैं, लेकिन कम आवृत्तियों पर पीढ़ी के हिस्से के लिए, एलसी जनरेटर का उपयोग मुश्किल हो सकता है। क्यों? आइए सूत्र याद रखें: केसी जनरेटर की आवृत्ति की गणना सूत्र द्वारा की जाती है

अर्थात्: पीढ़ी की आवृत्ति को कम करने के लिए, मास्टर कैपेसिटर की कैपेसिटेंस और प्रारंभ करनेवाला के अधिष्ठापन को बढ़ाना आवश्यक है, और यह, निश्चित रूप से, आकार में वृद्धि की आवश्यकता होगी।
इसलिए, अपेक्षाकृत कम आवृत्तियाँ उत्पन्न करने के लिए, वे इसका उपयोग करते हैं आरसी जनरेटर
जिसके संचालन के सिद्धांत पर हम विचार करेंगे।

सबसे सरल आरसी जनरेटर का सर्किट(इसे तीन-चरण चरणबद्ध श्रृंखला वाला सर्किट भी कहा जाता है), चित्र में दिखाया गया है:

आरेख से पता चलता है कि यह सिर्फ एक एम्पलीफायर है। इसके अलावा, यह सकारात्मक प्रतिक्रिया (पीओएफ) द्वारा कवर किया गया है: इसका इनपुट आउटपुट से जुड़ा हुआ है और इसलिए यह लगातार आत्म-उत्तेजना में है। और आरसी ऑसिलेटर की आवृत्ति को तथाकथित चरण-स्थानांतरण श्रृंखला द्वारा नियंत्रित किया जाता है, जिसमें तत्व C1R1, C2R2, C3R3 होते हैं।
एक अवरोधक और एक संधारित्र की एक श्रृंखला का उपयोग करके, आप 90º से अधिक का चरण बदलाव प्राप्त नहीं कर सकते हैं। हकीकत में, बदलाव 60º के करीब हो जाता है। इसलिए, 180º का चरण बदलाव प्राप्त करने के लिए, तीन श्रृंखलाएँ स्थापित करनी होंगी। अंतिम आरसी सर्किट के आउटपुट से, सिग्नल को ट्रांजिस्टर के आधार पर आपूर्ति की जाती है।

बिजली स्रोत चालू होते ही ऑपरेशन शुरू हो जाता है। परिणामी कलेक्टर वर्तमान पल्स में आवृत्तियों का एक विस्तृत और निरंतर स्पेक्ट्रम होता है, जिसमें आवश्यक रूप से आवश्यक पीढ़ी आवृत्ति शामिल होगी। इस मामले में, जिस आवृत्ति पर चरण-शिफ्टिंग सर्किट को ट्यून किया गया है, उसके दोलन अबाधित हो जाएंगे। दोलन आवृत्ति सूत्र द्वारा निर्धारित की जाती है:

इस मामले में, निम्नलिखित शर्त पूरी होनी चाहिए:

आर1=आर2=आर3=आर
C1=C2=C3=C

ऐसे जनरेटर केवल एक निश्चित आवृत्ति पर ही काम कर सकते हैं।

चरण-शिफ्टिंग श्रृंखला का उपयोग करने के अलावा, एक और, अधिक सामान्य विकल्प है। जनरेटर भी एक ट्रांजिस्टर एम्पलीफायर पर बनाया गया है, लेकिन चरण-स्थानांतरण श्रृंखला के बजाय, तथाकथित वीन-रॉबिन्सन ब्रिज का उपयोग किया जाता है (अंतिम नाम विन को एक "एच" के साथ लिखा जाता है !!)। यह है जो ऐसा लग रहा है:

सर्किट के बाईं ओर एक निष्क्रिय आरसी बैंडपास फिल्टर है, बिंदु ए पर आउटपुट वोल्टेज हटा दिया जाता है।
दाहिना भाग एक आवृत्ति-स्वतंत्र विभाजक की तरह है।
यह आम तौर पर स्वीकार किया जाता है कि R1=R2=R, C1=C2=C। फिर गुंजयमान आवृत्ति निम्नलिखित अभिव्यक्ति द्वारा निर्धारित की जाएगी:

इस मामले में, लाभ मापांक अधिकतम और 1/3 के बराबर है, और चरण बदलाव शून्य है। यदि विभक्त का लाभ बैंडपास फ़िल्टर के लाभ के बराबर है, तो गुंजयमान आवृत्ति पर बिंदु ए और बी के बीच वोल्टेज शून्य होगा, और गुंजयमान आवृत्ति पर चरण प्रतिक्रिया -90º से +90º तक छलांग लगाती है। सामान्य तौर पर, निम्नलिखित शर्त पूरी होनी चाहिए:

R3=2R4

लेकिन बस एक ही समस्या है: इन सब पर केवल आदर्श परिस्थितियों में ही विचार किया जा सकता है। वास्तव में, सब कुछ इतना सरल नहीं है: स्थिति R3 = 2R4 से थोड़ा सा विचलन या तो पीढ़ी में खराबी या एम्पलीफायर की संतृप्ति को जन्म देगा। इसे और अधिक स्पष्ट करने के लिए, आइए वियेन ब्रिज को एक ऑप-एम्प से जोड़ें:

सामान्य तौर पर, इस योजना का इस तरह से उपयोग करना संभव नहीं होगा, क्योंकि किसी भी स्थिति में पुल के मापदंडों में बिखराव होगा। इसलिए, रोकनेवाला R4 के बजाय, किसी प्रकार का अरेखीय या नियंत्रित प्रतिरोध पेश किया जाता है।
उदाहरण के लिए, एक अरेखीय अवरोधक: ट्रांजिस्टर का उपयोग करके नियंत्रित प्रतिरोध। या आप प्रतिरोधक R4 को माइक्रो-पावर गरमागरम लैंप से भी बदल सकते हैं, जिसका गतिशील प्रतिरोध वर्तमान आयाम बढ़ने के साथ बढ़ता है। फिलामेंट में काफी बड़ी तापीय जड़ता होती है, और कई सौ हर्ट्ज़ की आवृत्तियों पर यह व्यावहारिक रूप से एक अवधि के भीतर सर्किट के संचालन को प्रभावित नहीं करता है।

वियन ब्रिज वाले जनरेटर में एक अच्छी संपत्ति होती है: यदि आर 1 और आर 2 को एक चर चर (लेकिन केवल एक दोहरी) के साथ प्रतिस्थापित किया जाता है, तो पीढ़ी की आवृत्ति को कुछ सीमाओं के भीतर समायोजित किया जा सकता है।
कैपेसिटर C1 और C2 को खंडों में विभाजित करना संभव है, फिर रेंज को स्विच करना संभव होगा, और रेंज में आवृत्ति को सुचारू रूप से विनियमित करने के लिए एक दोहरे चर अवरोधक R1R2 का उपयोग करना संभव होगा।

वीन ब्रिज के साथ आरसी ऑसिलेटर का लगभग व्यावहारिक सर्किट नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है:

यहां: स्विच SA1 रेंज को स्विच कर सकता है, और डुअल रेसिस्टर R1 फ्रीक्वेंसी को समायोजित कर सकता है। एम्पलीफायर DA2 जनरेटर को लोड से मिलाने का काम करता है।

ऑसिलेटरी सर्किट वाले जनरेटर का उपयोग (जैसे एलसी)सर्किट के भारीपन के कारण 15-20 किलोहर्ट्ज़ से कम आवृत्तियों के साथ दोलन उत्पन्न करना कठिन और असुविधाजनक है। वर्तमान में, जनरेटर जैसे आर.सी.जिसमें ऑसिलेटिंग सर्किट के बजाय चयनात्मक आरसी फिल्टर का उपयोग किया जाता है। जेनरेटर प्रकार आर.सी.एक हर्ट्ज़ के अंश से लेकर सैकड़ों किलोहर्ट्ज़ तक अपेक्षाकृत व्यापक आवृत्ति रेंज में बहुत स्थिर साइनसॉइडल दोलन उत्पन्न कर सकता है। इसके अलावा, उनके छोटे आयाम और वजन हैं। प्रकार जनरेटर के सबसे पूर्ण लाभ आर.सी.निम्न आवृत्ति क्षेत्र में दिखाई देते हैं।

साइनसॉइडल दोलन जनरेटर प्रकार का ब्लॉक आरेख आर.सी.चित्र में दिखाया गया है 1.5.

चावल। 1.5

एम्पलीफायर एक पारंपरिक प्रतिरोधक सर्किट के अनुसार बनाया गया है। एम्पलीफायर को स्व-उत्तेजित करने के लिए, यानी, शुरू में होने वाले दोलनों को अविभाजित दोलनों में बदलने के लिए, एम्पलीफायर के इनपुट पर आउटपुट वोल्टेज का एक हिस्सा लागू करना आवश्यक है जो इनपुट वोल्टेज से अधिक है या परिमाण में इसके बराबर है और मेल खाता है चरण में इसके साथ, दूसरे शब्दों में, पर्याप्त गहराई की सकारात्मक प्रतिक्रिया के साथ एम्पलीफायर को कवर करने के लिए। जब एम्पलीफायर का आउटपुट सीधे उसके इनपुट से जुड़ा होता है, तो आत्म-उत्तेजना होती है, लेकिन उत्पन्न दोलनों का आकार साइनसॉइडल से तेजी से भिन्न होगा, क्योंकि कई आवृत्तियों के दोलनों के लिए आत्म-उत्तेजना की शर्तें एक साथ संतुष्ट होंगी। साइनसॉइडल दोलन प्राप्त करने के लिए, यह आवश्यक है कि ये स्थितियाँ केवल एक विशिष्ट आवृत्ति पर पूरी हों और अन्य सभी आवृत्तियों पर इनका तीव्र उल्लंघन हो।

चावल। 1.6

का उपयोग करके इस समस्या का समाधान किया जाता है चरण स्थानांतरण श्रृंखला,जिसमें कई लिंक हैं आर.सी.और एम्पलीफायर के आउटपुट वोल्टेज के चरण को 180° तक घुमाने का कार्य करता है। चरण परिवर्तन लिंक की संख्या पर निर्भर करता है पीऔर बराबर

इस तथ्य के कारण कि एक लिंक आर.सी.कोण द्वारा चरण बदलता है< 90°, минимальное число звеньев фазовращающей цепочки पी -- 3. व्यावहारिक जनरेटर सर्किट में, आमतौर पर तीन-लिंक चरण-स्थानांतरण श्रृंखला का उपयोग किया जाता है।

चित्र में. चित्र 1.6 ऐसी श्रृंखलाओं के दो प्रकार दिखाता है, जिन्हें क्रमशः "आर-समानांतर" और "सी-समानांतर" कहा जाता है। स्थिति R1 के तहत इन सर्किटों के लिए उत्पन्न साइनसॉइडल दोलनों की आवृत्ति = आर 2 = आर 3 = आरऔर सी टी = सी 2 = सी3 = सी की गणना निम्नलिखित सूत्रों का उपयोग करके की जाती है: चित्र में सर्किट के लिए। 1.6, ए:

चित्र में आरेख के लिए. 4.6, बी:

आयाम संतुलन सुनिश्चित करने के लिए, एम्पलीफायर का लाभ चरण-स्थानांतरण श्रृंखला द्वारा शुरू किए गए क्षीणन के बराबर या उससे अधिक होना चाहिए जिसके माध्यम से आउटपुट वोल्टेज एम्पलीफायर इनपुट को आपूर्ति की जाती है।

गणना से पता चलता है कि उपरोक्त योजनाओं के लिए क्षीणन

नतीजतन, समान लिंक वाले तीन-लिंक चरण-स्थानांतरण श्रृंखलाओं का उपयोग करने वाले सर्किट एक आवृत्ति के साथ साइनसॉइडल दोलन उत्पन्न कर सकते हैं एफ 0 केवल तभी जब एम्पलीफायर का लाभ 29 से अधिक हो।

समान लिंक वाली चरण-शिफ्टिंग श्रृंखला में, प्रत्येक बाद के लिंक का पिछले लिंक पर शंटिंग प्रभाव पड़ता है। लिंक के शंटिंग प्रभाव को कम करने और चरण-शिफ्टिंग फीडबैक सर्किट में क्षीणन को कम करने के लिए, तथाकथित प्रगतिशीलजंजीरें इस मामले में, प्रत्येक बाद के लिंक के अवरोधक का प्रतिरोध चुना जाता है तमिलनाडुपिछले लिंक के प्रतिरोध का गुना, और बाद के लिंक की धारिता उसी मात्रा से घट जाती है:

आमतौर पर मूल्य टी 4--5 से अधिक न हो.

चित्र में. 1.7 इस प्रकार के सेल्फ-ऑसिलेटर के संभावित सर्किटों में से एक को दर्शाता है आर.सी.चरण-स्थानांतरण श्रृंखला के साथ।

चरण संतुलन की स्थिति सुनिश्चित करने के दृष्टिकोण से, ऐसा जनरेटर एकल ट्रांजिस्टर पर बनाया जा सकता है (टी2)एक आम उत्सर्जक के साथ. हालाँकि, इस मामले में फीडबैक सर्किट अवरोधक को बायपास कर देता है आर क एम्पलीफायर ट्रांजिस्टर और इसके लाभ को कम कर देता है, और ट्रांजिस्टर का कम इनपुट प्रतिरोध तेजी से फीडबैक सर्किट में क्षीणन को बढ़ाता है। इसलिए, ट्रांजिस्टर टी1 पर इकट्ठे एमिटर फॉलोअर का उपयोग करके चरण-शिफ्टिंग सर्किट के आउटपुट और एम्पलीफायर के इनपुट को अलग करने की सलाह दी जाती है।

स्व-जनरेटर का संचालन बिजली स्रोत चालू होते ही शुरू हो जाता है। परिणामी कलेक्टर वर्तमान पल्स में आवृत्तियों का एक विस्तृत और निरंतर स्पेक्ट्रम होता है, जिसमें आवश्यक पीढ़ी आवृत्ति शामिल होती है। स्व-उत्तेजना शर्तों की पूर्ति के कारण, इस आवृत्ति के दोलन निर्बाध हो जाते हैं, जबकि अन्य सभी आवृत्तियों के दोलन, जिनके लिए चरण संतुलन की स्थिति पूरी नहीं होती है, जल्दी से क्षय हो जाते हैं।

चरण-शिफ्टिंग सर्किट वाले ऑटोजेनरेटर का उपयोग आमतौर पर एक निश्चित आवृत्ति के साइनसॉइडल दोलन उत्पन्न करने के लिए किया जाता है। यह व्यापक रेंज में फ़्रीक्वेंसी ट्यूनिंग की कठिनाई के कारण है। रेंज ऑटोजेनरेटर प्रकार आर.सी.थोड़ा अलग तरीके से बनाए गए हैं। आइए इस मुद्दे पर अधिक विस्तार से विचार करें।

यदि एम्पलीफायर इनपुट सिग्नल के चरण को घुमाता है 2? (उदाहरण के लिए, चरणों की सम संख्या वाला एक एम्पलीफायर), फिर जब पर्याप्त गहराई की सकारात्मक प्रतिक्रिया द्वारा कवर किया जाता है, तो यह एक विशेष चरण-शिफ्टिंग सर्किट को चालू किए बिना विद्युत दोलन उत्पन्न कर सकता है। ऐसे सर्किट द्वारा उत्पन्न आवृत्तियों के पूरे स्पेक्ट्रम से साइनसॉइडल दोलनों की आवश्यक आवृत्ति को अलग करने के लिए, यह सुनिश्चित करना आवश्यक है कि स्व-उत्तेजना की स्थिति केवल एक आवृत्ति के लिए पूरी हो। इस प्रयोजन के लिए, एक श्रृंखला-समानांतर चयनात्मक सर्किट को फीडबैक सर्किट में शामिल किया जा सकता है, जिसका आरेख चित्र में दिखाया गया है। 1.8.

चावल। 1.7

आइए इसे वोल्टेज विभक्त मानते हुए इस श्रृंखला के गुणों का निर्धारण करें।

आउटपुट और इनपुट वोल्टेज के बीच एक स्पष्ट संबंध है

इस सर्किट का वोल्टेज स्थानांतरण गुणांक

अर्ध-गुंजयमान आवृत्ति w 0 पर, वोल्टेज स्थानांतरण गुणांक एक वास्तविक संख्या के बराबर होना चाहिए। यह तभी संभव है जब अंतिम सूत्र के अंश और हर में संबंधित गणितीय संकेतन द्वारा व्यक्त प्रतिरोध समान प्रकृति के हों। यह शर्त तभी पूरी होती है जब हर का वास्तविक भाग शून्य के बराबर हो, अर्थात।

इसलिए अर्ध-अनुनाद आवृत्ति

वोल्टेज स्थानांतरण गुणांक के लिए, अर्ध-गुंजयमान आवृत्ति पर यह बराबर है

इस सूत्र में मान को प्रतिस्थापित करना

R1 = को ध्यान में रखते हुए आर 2 = आरऔर सी 1 = C 2 = C, आइए f 0 का अंतिम मान ज्ञात करें

अर्ध-गुंजयमान आवृत्ति पर विचाराधीन चयनात्मक सर्किट द्वारा शुरू किया गया क्षीणन बराबर है

इसका मतलब यह है कि न्यूनतम लाभ जिस पर आयाम संतुलन की स्थिति संतुष्ट होती है वह भी 3 के बराबर होना चाहिए। जाहिर है, इस आवश्यकता को पूरा करना काफी आसान है। एक वास्तविक ट्रांजिस्टर एम्पलीफायर, जिसमें दो चरण (सबसे छोटी सम संख्या) होते हैं, आपको इससे कहीं अधिक वोल्टेज लाभ प्राप्त करने की अनुमति देता है को हे = 3. इसलिए, सकारात्मक प्रतिक्रिया के साथ, एम्पलीफायर में नकारात्मक प्रतिक्रिया पेश करने की सलाह दी जाती है, जो लाभ को कम करने के साथ-साथ उत्पन्न दोलनों की संभावित गैर-रेखीय विकृतियों को काफी कम कर देता है। ऐसे जनरेटर का योजनाबद्ध आरेख चित्र में दिखाया गया है। 1.9.

फ़्रीक्वेंसी ट्यूनिंग के साथ एक ट्रांजिस्टर आरसी ऑसिलेटर का सर्किट आरेख

ट्रांजिस्टर T1 के एमिटर सर्किट में थर्मिस्टर को तापमान में परिवर्तन होने पर आउटपुट वोल्टेज के आयाम को स्थिर करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। आवृत्ति समायोजन एक युग्मित पोटेंशियोमीटर का उपयोग करके किया जाता है आर1आर2.

वर्तमान में, जनरेटर बनाने के लिए अलग-अलग तत्वों (ट्रांजिस्टर) का उपयोग शायद ही कभी किया जाता है। अक्सर, इन उद्देश्यों के लिए विभिन्न प्रकार के एकीकृत सर्किट का उपयोग किया जाता है। ऑप-एम्प्स, मल्टीप्लायरों, तुलनित्रों और टाइमर पर निर्मित सर्किट उनकी सादगी, स्थिर मापदंडों और बहुमुखी प्रतिभा से प्रतिष्ठित होते हैं। ऑप-एम्प का लचीलापन और बहुमुखी प्रतिभा आपको न्यूनतम संख्या में बाहरी घटकों के साथ, संतोषजनक मापदंडों के साथ लगभग सभी प्रकार के आसानी से स्थापित और समायोजित करने वाले जनरेटर बनाने की अनुमति देती है।

ऐसे जनरेटर का संचालन सिद्धांत ओएस सर्किट में चरण-शिफ्टिंग या गुंजयमान तत्वों के उपयोग पर आधारित है: वियन ब्रिज, डबल टी-आकार का ब्रिज, शिफ्टिंग आरसी सर्किट।

साइनसॉइडल दोलन उत्पन्न करने के अन्य तरीके हैं, उदाहरण के लिए त्रिकोणीय दालों को फ़िल्टर करके या आयताकार दालों के पहले हार्मोनिक घटक को निकालकर।