موضوع مقاله: نوسان‌ساز آرسی | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # نوسان‌ساز آرسی | مقدمه: مدارهای نوسان‌ساز الکترونیکی خطی، که یک سیگنال خروجی سینوسی تولید می‌کنند، از یک تقویت‌کننده و یک عنصر انتخاب‌کننده فرکانس (یک فیلتر) تشکیل‌شده‌اند. | ## بخش 1: نوسان‌ساز آرسی | یک مدار نوسان‌ساز خطی که از یک شبکه آرسی، ترکیبی از مقاومت‌ها و خازن‌ها، برای قسمت انتخاب‌کننده فرکانس خود استفاده می‌کند، نوسان‌ساز آرسی نامیده می‌شود. توضیحات نوسان‌سازهای آرسی نوعی نوسان‌ساز بازخوردی هستند؛ آن‌ها از یک افزاره تقویت‌کننده (یک ترانزیستور، لامپ خلاء یا آپ-امپ) تشکیل شده‌اند که مقداری از انرژی خروجی آن از طریق شبکه‌ای از مقاومت‌ها و خازن‌ها، یک شبکه آرسی، به ورودی آن بازگردانده می‌شود تا بازخورد مثبت ایجاد شود و باعث تولید ولتاژ سینوسی نوسانی شود. آن‌ها برای تولید فرکانس‌های پایین‌تر، عمدتاً فرکانس‌های صوتی، در کاربردهایی مانند سیگنال ژنراتورهای صوتی و آلات موسیقی الکترونیکی استفاده می‌شوند. در فرکانس‌های رادیویی، نوع دیگری از نوسان‌ساز بازخوردی (نوسان‌ساز اِل‌سی) استفاده می‌شود، اما در فرکانس‌های کمتر از ۱۰۰ کیلوهرتز، اندازه سلف‌ها و خازن‌های مورد نیاز برای نوسان‌ساز اِل‌سی دست و پاگیر می‌شوند و به جای آن از نوسان‌سازهای آرسی استفاده می‌شود. عدم وجود سلف‌های حجیم در آنها، مجتمع‌سازی آنها را در افزاره‌های میکروالکترونیکی نیز آسان‌تر می‌کند. از آنجایی که فرکانس نوسان‌ساز توسط مقدار مقاومت‌ها و خازن‌ها تعیین می‌شود که با دما تغییر می‌کنند، نوسان‌سازهای آرسی به اندازه نوسان‌سازهای کریستالی پایداری فرکانس خوبی ندارند. هدف شبکه آرسی بازخوردی، ارائه تغییر فاز صحیح در فرکانس نوسان مورد نظر است تا حلقه دارای تغییر فاز ۳۶۰ درجه باشد، به طوری که موج سینوسی پس از عبور از حلقه با موج سینوسی در ابتدا هم‌فاز باشد و آن را تقویت کند و در نتیجه بازخورد مثبت ایجاد شود."RC Feedback Oscillators". تقویت‌کننده برای جبران انرژی از دست رفته هنگام عبور سیگنال از شبکه بازخورد، بهره ایجاد می‌کند تا نوسانات پایدار ایجاد شود. تا زمانی که بهره تقویت‌کننده به اندازه کافی بالا باشد که بهره کل در اطراف حلقه واحد یا بیشتر باشد، مدار به‌طور کلی نوسان خواهد کرد. در مدارهای نوسان‌ساز آرسی که از یک افزاره تقویت‌کننده معکوس‌کننده منفرد، مانند ترانزیستور، لامپ یا آپ امپ با بازخورد اعمال شده به ورودی معکوس‌کننده، استفاده می‌کنند، تقویت‌کننده ۱۸۰ درجه از تغییر فاز را فراهم می‌کند، بنابراین شبکه آرسی باید ۱۸۰ درجه دیگر را فراهم کند."RC Feedback Oscillators". این امر تنظیم مدار برای فرکانس‌های مختلف را دشوارتر از انواع دیگر مانند نوسان‌ساز اِل‌سی می‌کند، که در آن فرکانس توسط یک مدار اِل‌سی واحد تعیین می‌شود، بنابراین فقط باید یک عنصر تغییر کند. 10 فرکانس نوسان متناسب با معکوس ظرفیت‌خازنی یا مقاومت است، در حالی که در یک نوسان‌ساز اِل‌سی فرکانس متناسب با معکوس جذر ظرفیت‌خازنی یا اندوکتانس است. | ## بخش 2: نوسان‌ساز آرسی | بنابراین یک خازن متغیر معین در یک نوسان‌ساز آرسی می‌تواند محدوده فرکانسی بسیار وسیع‌تری را پوشش دهد. برای مثال، یک خازن متغیر که می‌تواند در محدوده ظرفیت ۹:۱ تغییر کند، به یک نوسان‌ساز آرسی محدوده فرکانسی ۹:۱ می‌دهد، اما در یک نوسان‌ساز اِل‌سی فقط محدوده فرکانسی ۳:۱ را ارائه می‌دهد. و سپس در فرکانس نوسان، هر بخش آرسی، ۶۰ درجه تغییر فاز ایجاد می‌کند که در مجموع ۱۸۰ درجه می‌شود. فرکانس نوسان برابر است با شبکه بازخورد دارای تضعیف ۱/۲۹ است، بنابراین آپ‌امپ باید بهره ۲۹ داشته باشد تا بهره حلقه برابر با یک باشد و مدار بتواند نوسان کند. سیگنال در شاخه سی-آر-سی فیلتر تی-دوقلو پیشرفته و در آر-سی-آر تأخیری است، بنابراین ممکن است یکدیگر را برای فرکانس اگر خنثی کنند؛ اگر به عنوان یک بازخورد منفی به یک تقویت‌کننده متصل شود، و x>2 باشد، تقویت‌کننده به یک نوسان‌ساز تبدیل می‌شود. (نکته: .) نوسان‌ساز متعامد نوسان‌ساز متعامد از دو تقویت‌کننده عملیاتی آبشاری در یک حلقه بازخورد استفاده می‌کند، یکی با سیگنال اعمال شده به ورودی وارون‌ساز یا دو انتگرال‌گیر و یک وارونگر. مزیت این مدار این است که خروجی‌های سینوسی دو تقویت‌کننده عملیاتی ۹۰ درجه اختلاف فاز دارند (در تعامد هستند). می‌توان یک نوسان‌ساز متعامد را با به توان دو رساندن خروجی‌های سینوس و کسینوس، جمع کردن آنها با هم، (اتحاد مثلثاتی فیثاغورث) و کم کردن یک ثابت، و اعمال تفاضل به یک ضرب‌کننده که بهره حلقه را در اطراف یک معکوس‌کننده تنظیم می‌کند، پایدار کرد. نوسان‌سازهای با اعوجاج کم معیار بارک‌هاوزن که در بالا ذکر شد، دامنه نوسان را تعیین نمی‌کند. تا زمانی که بهره حلقه دقیقاً یک باشد، دامنه موج سینوسی ثابت خواهد بود، اما کوچک‌ترین افزایش در بهره، به دلیل تغییر در مقدار قطعات، باعث می‌شود دامنه به صورت نمایی و بدون محدودیت افزایش یابد. به‌طور مشابه، کوچک‌ترین کاهش باعث می‌شود موج سینوسی به صورت نمایی به صفر برسد؛ بنابراین، همه نوسان‌سازهای عملی باید یک قطعه غیرخطی در حلقه بازخورد داشته باشند تا با افزایش دامنه، بهره را کاهش دهند و منجر به عملکرد پایدار در دامنه‌ای شوند که بهره حلقه آن برابر با واحد است. در اکثر نوسان‌سازهای معمولی، غیرخطی بودن به سادگی اشباع (برش‌زنی) تقویت‌کننده با نزدیک شدن دامنه موج سینوسی به خطوط منبع تغذیه است. | ## بخش 3: نوسان‌ساز آرسی | نوسان‌ساز به گونه‌ای طراحی شده است که بهره حلقه سیگنال کوچک آن بزرگتر از یک باشد. بهره بالاتر به نوسان‌ساز اجازه می‌دهد تا با تقویت نمایی برخی از نویزهای همیشه موجود شروع به کار کند. اگر بهره حلقه متوسط بزرگتر از یک باشد، دامنه خروجی تا زمانی که غیرخطی بودن، بهره متوسط را به یک کاهش دهد، افزایش می‌یابد. اگر بهره حلقه متوسط کمتر از یک باشد، دامنه خروجی تا زمانی که بهره متوسط برابر با یک شود، کاهش می‌یابد. اگر بهره سیگنال کوچک فقط کمی بیشتر از یک باشد، فقط مقدار کمی فشرده‌سازی بهره مورد نیاز است، بنابراین اعوجاج هارمونیکی زیادی وجود نخواهد داشت. بنابراین در نوسان‌سازهایی که باید موج سینوسی با اعوجاج بسیار کم تولید کنند، از سیستمی استفاده می‌شود که بهره را در طول کل چرخه تقریباً ثابت نگه می‌دارد. اگر سطح خیلی بالا باشد، دمای رشته به تدریج افزایش می‌یابد، مقاومت افزایش می‌یابد و بهره حلقه کاهش می‌یابد (بنابراین سطح خروجی نوسان‌ساز کاهش می‌یابد). انواع نوین ممکن است از آشکارسازهای سطح بی‌واسطه و تقویت‌کننده‌های کنترل‌شده با بهره استفاده کنند. نوسان‌ساز پُل وین یکی از رایج‌ترین مدارهای با بهره-پایدارسازی‌شده، نوسان‌ساز پل وین است. در این مدار، از دو مدار آرسی استفاده می‌شود، یکی با اجزای آرسی به صورت سری و دیگری با اجزای آرسی به صورت موازی. | ## جمع‌بندی | پل وین اغلب در سیگنال ژنراتورهای صوتی استفاده می‌شود زیرا می‌توان آن را به راحتی با استفاده از یک خازن متغیر دو قسمتی یا یک پتانسیومتر متغیر دو قسمتی (که به راحتی از یک خازن متغیر مناسب برای تولید در فرکانس‌های پایین به دست می‌آید) تنظیم کرد.