A kettős T-tagos oszcillátorok amplitúdó- és frekvenciastabilitása hasonlóképpen kivá­ló, mint a Wien hidas oszcillátoroké. Széleskörű alkalmazásának egyetlen tény szabhat csak határt, miszerint a kettős T-tagos oszcillátorok hangolhatósága nehezen megold­ható, ahogy azt a későbbiekben látni is fogjuk.

Bővebb ismeretek itt

1. ábra A kettős T-tagos szűrő származtatása

2. ábra Szimmetrikus és aszimmetrikus kettős T-tagos szűrő

A második esetben szimmetrikus felépítésű a szűrő. Eme elrendezés könnyebb számí­tást eredményez. A sajátfrekvencia a következőképpen alakul:

Ezek után – konkrét elemértékekkel – felvehető a szűrő átviteli karakterisztiká­ja. Figyeljük meg a hasonlóságot a Wien-híd karakterisztikájával! Eme négypólus ugyanúgy nagy jóságú sávzáró szűrő (az alul-, illetve felüláteresztő jellegű szűrőtagok együttes átvitele), vala­mint a sajátfrekvencián hasonlóképpen 180 fokos a fázisforgatása. Nagy kü­lönbség azonban, hogy a Wien-hídnak – ahogy az a hídáramköröknél megszo­kott – differenciális kimenete van, vagyis a Wien-híd nem klasszikus négypó­lus.

3. ábra A kettős T-tagos szűrő átviteli- és fáziskarakterisztikája

---

A kettős T-tagos oszcillátor kialakítása

Tekintettel arra, hogy a kettős T-tagos szűrő sávzáró jellegű, vagyis a saját­frekvencián átviteli minimumot mutat, valamint, hogy nem differenciális a ki­menete, az oszcillátor kialakítása ese­tén a szűrőkapcsolást a nega­tív visszacsatoló ágban kell elhelyezni (szembeötlő a hasonlóság a Wien­-hidas oszcillátor kialakításával, azzal a különbséggel, hogy a visszacsatoló ágakat felcseréltük). Az eredményül kapott berezgési frekvenciától külön­böző frekvenciák esetén, ekkor a ne­gatív visszacsatolás lesz a domináns. A pozitív visszacsatolás feladata a ki­meneti feszültségszint egyenletes érté­ken való tartása, melyet úgy valósít meg, hogy a berezgési frekvencián az RC hálózatban a negatív visszacsato­lás szinte megszűnik (a sávzáró jelleg miatt), így a pozitív visszacsatolás lesz a meghatározó és rezgést fenntartó.       4. ábra A kettős T-tagos oszcillátor tömbvázlata

Felidézve a Wien-hidas oszcillá­toroknál megismert határolási módozatokat tekintsünk meg egy konkrét, szimmetrikus kettős T-tagos oszcillátor kapcsolási raj­zát. A műveleti erő­sítővel felépített oszcillátor lényegében az előző ábra sze­rinti elrendezés, határolóval ki­egészítve. A műveleti erősítős oszcillátorokban mindig külső határolást alkalmazunk. A szint­függő erősítést a párhuzamosan szembekapcsolt diódák nem­lineáris karakterisztikája valósítj­a meg.         5. ábra Kettős T-tagos oszcillátor, műveleti erősítővel, valamint diódás amplitúdó-határolással

A kapcsolás - Európában szabványos rajzjelekkel történő – átrajzolása, valamint némi átrendezése után jutunk a jobb oldali ábra szerinti oszcillátorhoz. Az erősítőben a - tran­zisztorok a tranzisztor darlington-kiegészítői, lényegében emitterkövetők, így fá­zist nem forgatnak. A tranzisztor végzi a 180 fokos fázisfordítást , mely egy közös emitteres alapkapcsolást realizál, egyúttal a teljes erősítő erősítését ha­tározza meg, hiszen a - tranzisztorok emitterkövetők, tehát ezeknek is 0 fokos a fázistolásuk.

Az erősítés tehát , a fázisforgatás pedig . Az erősítés a ket­tős T-tagos szűrő csillapítását (sajátfrekvencián) hivatott kompenzálni annak érdekéb­en, hogy a kezdeti szakaszban a hurokerősítés nagyobb legyen, mint 1. Az üzemi hu­rokerősítésnek, mint minden stabil oszcillációnak egységnyinek kell lennie: . A kettős T-tagos szűrő fázisforgatása . Összefoglalha­tó, hogy mind az amplitúdó-, mind pedig a fázisfeltétel biztosított:

amplitúdófeltétel: ,

fázisfeltétel: .

Érdemes felfigyelni a következő tényre: a szabadalmat benyújtó aszimmetrikus kettős T-tagot alkalmaz úgy, hogy a potenciométerrel valósítja meg az oszcillátorkapcsolás berezgési frekvenciájának változtathatóságát. Fontos megjegyeznünk azonban, hogy a - a megismert képlet értelmében – valóban alkalmas a frekvencia szűk határok közötti megváltostatására, azonban minden egyes potenciométerállásnál más-más lesz a kettős T-tag átviteli tényezője , így az erősítő átviteli tényezőjét ehhez igazodóan kell utánállítani, a hurokerősítés érdekében. Ellenkező esetben ha , akkor a rezgés "leszakad", megszűnik az oszcilláció, esetén pedig torzított kimeneti jelet kapunk eredményül.

A kettős T-tagos oszcillátor hangolhatósága

Mint ahogy korábban láthattuk, amennyiben szimmetrikus kettős T-tagot alkalmazunk szelektív hálózatként az oszcillátorban, a képlet értelmében könnyen kiszámíthatjuk az egyes elemek értékeit. Lássuk be, hogy ekkor viszont legalább három elem értékét kell együttesen változtatnunk annak érdekében, hogy a szűrő karakterisztikájának meredeksége, valamint az átviteli tényező értéke mintegy állandó maradjon! Az egyes ábrát elemezve kitűnik, hogy mind az ellenállások, mind pedig a kondenzátorok értékei között is van különbség (R és 2R, valamint C és 2C), vagyis szinte lehetetlen megoldani a kondenzátorhármas, vagy az ellenálláshármas együttes hangolását. Belátható tehát, hogy szimmetrikus kettős T-tag alkalmazása esetén kötelező érvényű a kondenzátorok és/vagy ellenállások együttes hangolása annak érdekében, hogy mind a szűrőmeredekséget megőrizzük, mind pedig a kettős T-tag állandó átviteli tényezőjét biztosítani tudjuk.

A berezgési frekvenciát meghatározó képlet alapján egyértelműen megállapítható, hogy (amennyiben a három elem (kondenzátorok és/vagy ellenállások) együttes hangolása megoldható lenne) az ellenállás (vagy a kapacitás) értéke, valamint a frekvencia értéke között nemlineáris, egész pontosan hiperbolikus kapcsolat van, hasonlóképpen, mint a Wien-hidas oszcillátornál.

Természetesen nem kell lemondanunk a kettős T-tagos szűrő hangolásáról, viszont azt beláthatjuk, hogy ezt csak aszimmetrikus szűrő esetében tehetjük meg, mint ahogy azt Michael C. J. és Harry J. Lajeunesse 1971-ben ismertette az US3569863 számú szabadalmi leírásában.     8. ábra Aszimmetrikus kettős T-tagos szűrő hangolásának megoldási lehetősége

Az szabadalmi leírás ajánlása szerinti aszimmetrikus kapcsolásban a szűrők átviteli- és fáziskarakterisztikái kevésbé meredekek, mint a szimmetrikus szűrők esetében, melyből következik, hogy a szűrők jósági tényezője is kisebb, vagyis a szelektivitásuk is szerényebb. További tény, hogy különböző értékek esetén más-más átviteli tényező adódik, melynek függvényében az oszcillátor hurokerősítése nem állandó, miközben a szűrőt hangoljuk. Ennek függvényében a tudomásul kell vennünk, hogy mindennek az az ára, hogy a kimeneti amplitúdó kevésbé lesz stabil, vagyis gondoskodni kell az adaptív hurokerősítés-szabályozásról. Ellenkező esetben számítanunk kell a rezgés leszakadására (megszűnő oszcilláció), vagy jelentős túlvezérlés miatt a szinuszos jel nagy mértékű torzítására. Látszik tehát, hogy nagy árat fizetünk azért (alacsony amplitúdóstabilitás, kis jóság), hogy egy elemmel valósítsuk meg a kettős T-tagos szűrő (s vele együtt az oszcillátor) hangolását. Érdemes újra elemezni a szabadalmi ajánlás (US3569863) alapján elkészített oszcillátor kapcsolási rajzát. Eme oszcillátor egy pontosan ilyen – egy elemmel hangolható – eszköz.

9. és 10. ábra A szimmetrikus és aszimmetrikus T-tagos szűrő karakterisztikái láthatóan eltérő meredekségűek, mely a szelektívitásra is kihat

Áthidalt T-tagos (valamint kettős T-tagos) oszcillátor mérőpanel

11. és 12. ábra