Skip navigation

1.4. Áthidalt T-szűrős oszcillátorok

Áthidalt T-szűrős oszcillátorok

Habár az áthidalt T-tagos szűrőkapcsolás – mely az az oszcillátor szelektív hálózata – külsőleg a kettős T-tagos szűrőre hasonlít, a jósága inkább a Wien-osztót juttatja az eszünkbe, azzal az óriási különbséggel, hogy míg a Wien-osztó sávszűrő, addig az áthidalt T-tag sávzáró szűrő.

Bővebb ismeretek itt

1. ábra Szimmetrikus és aszimmetrikus áthidalt T-tagos szűrő kapcsolási rajza

2. és 3. ábra Szimmetrikus áthidalt T-tagos szűrő átviteli- és fázisdiagramja


Az áthidalt T-tagos szűrő sajátfrekvenciáját a következőképpen adhatjuk meg szimmet­rikus, illetve aszimmetrikus négypólus esetén (=> hasonlóan, mint a Wien-hidas oszcillátoroknál):



és


A szűrőkapcsolás – mint visszacsatoló hálózat – átviteli tényezője a sajátfrekvencián:

, azaz

Mindebből látszik, hogy az alkalmazandó erősítőláncnak ezt a csillapítást kell kompen­zálnia a amplitúdófeltétel teljesülése érdekében.

Ekkor , így


Az áthidalt T-tagos szűrő fázisforgatása a sajátfrekvencián: 0 fok.

 

A sávszűrő jellegnek kö­szönhetően a szelektív hálózat elhelyezése ha­sonlóképpen történik, mint a kettős T-tagos osz­cillátorok esetében. Eme kapcsolás hátrányos tulaj­donságaként felróható szerény szelektivitásért cserébe egy egyszerűen hangolható oszcillátor­kapcsolást kapunk ered­ményül, ahogy az a ké­sőbbiekben látni fogjuk.

 

4. ábra Az áthidalt T-tagos oszcillátor tömbvázlata

 



Az áthidalt T-tagos oszcillátor amplitúdó-stabilizálása (-szabályozása)

Felidézve a Wien-hidas oszcillátoroknál megismert határolási módozatokat tekintsünk meg három műveleti erősítős kapcsolást – a teljesség igénye nélkül! További ötletek meríthetők a – már említett – a Wien-hidas oszcillátoroknál. A rajzokból egyér­telműen látható, hogy a műveleti erősítős oszcillátorokban mindig külső határolást al­kalmazunk. Az erősítőfokozat [A] szintfüggő erősítését természetesen most is nemlineáris elemekkel valósíthatjuk meg. Ilyen eszköz lehet például: dióda, Zener-dió­da, FET, NTC, PTC. Eme nemlineáris elemek, s a velük kialakított határoló áramkö­rök, mindig a frekvenciafüggetlen pozitív visszacsatoló ág szerves részét alkotják.

 

 

4. ábra Izzólámpás amplitúdóhatárolás

 


5. és 6. ábra Diódás és FET-es amplitúdóhtárolás

 





Az áthidalt T-tagos oszcillátor hangolhatósága

 

Az áthidalt T-tagos oszcillátorok hasonlóan közkedvelt RC-oszcillátorok, mint a Wien-híddal felépített társaik, melyet az egyszerű felépítésű szelektív hálózatának köszönhe­tünk. Szimmetrikus áthidalt T-tagot alkalmazva a berezgési frekvencia kiszámítási módja igen egyszerű: . Ennek megfelelően a hangolás is kézenfekvő. A Wien-hidas oszcillátorok ide vonatkozó témakörét áttekintve belátható, hogy a nem célszerű nagy átfogású hangolhatóságot realizálni. Sokkal célravezetőbb ebben az eset­ben is ha dekadikus sávfelosztást választunk, a dekádokon belüli finomhangolással, úgy, hogy a dekadikus sávfelosztást a kapacitásértékek váltásával, a finomhangolást pedig az ellenállások helyére tett változtatható ellenállásokkal (forgópotenciométerek­kel) biztosítjuk. Fogadjuk el, hogy ebben az esetben is nemlineáris (egész pontosan hi­perbolikus) kapcsolatot van a potenciométer ellenállás (elforgatás), valamint a berezgé­si frekvencia között (ez is indokolja a dekadikus sávfelosztást).
7. ábra Az Áthidalt T-tagos szűrő dekadikus és finomhangolása
 
 
Ellenőrizhető, hogy amennyiben 10-ed részére csökken a kapacitás, akkor a szűrő sajátfrekvenciájának képlete értelmében a frekvencia 10-szeresére nő (fordított arányosság). Megfigyelhető továbbá, hogy a berezgési frekvencia változtatása esetén a sávzáró szűrő csillapítása nem változik, éppen ezért az oszcillátor erősítőfokozat erősítésének korrekciójára nincs szükség, ezzel támogatva meg a sávok közötti, valamint a sávon belüli frekvenciaváltoztatás esetén is nagy amplitúdóstabilitást.




Példakapcsolások, készülékek, áthidalt T-tagos szelektív hálózattal

Oszcillátor műveleti erősítővel

Mint azt megszokhattuk, műveleti erősíőkkel könnyen valósíthatjuk meg a legkülönbözőbb RC oszcillátorokat. Ennek tükrében álljon itt az első, műveleti erősítős szinuszos rezgéskeltő. A frekvenciafüggetlen, pozitív visszacsatolást ellenállásokból, valamint a szintfüggő (nemlineáris) erősítést biztosító antiparallel diódapár alkotja. A kívánt erősítést a
potenciométerrel lehet beállítani. A szelektív negatív visszacsatoló hálózat maga az áthidalt T-tag. Eme hálózat alkalmas a hangfrekvenciás generátoroktól minimálisan megkövetelhető 10 Hz és 100 kHz közötti tartomány lefedésére, egyrészt a dekadikus felosztás, másrészt az egyes sávokon belül a finomhangolás révén.

 

 

 

 

 

8. ábra Műveleti erősítős komplett generátor, áthidalt T-tagos oszcillátorral

9. ábra Tranzisztoros oszcillátor


Kedvező tulajdonságú áramkörök építhetők többfokozatú, tranzisztoros erősítőkkel. A nemlineáris, szintfüggő erősítés a tranzisztorok bázis-emitter átmenetének nemlinearitása eredményezi, mint ahogyan ezt a tény már a korábbiakban megismerhettük. Az oszcillátort nagy stabilitás jellemzi. A 10 Hz-től 1 MHz-ig tartó tartományt 5 sávra osztja (10-100, 100-1k, 1k-10k, 10k-100k, 100k-1M), a sávon belüli finomhangolás a
potenciométerrel van megoldva. A kapcsolás elemzését az olvasóra bízzuk.




Alkalmazási területek, jellemzők

Az áthidalt T-tagos oszcillátorok alkalmazási köre nagyon hasonló, mint a Wien-hidas társaiké. Zömmel hangfrekvenciás generátorokban elterjedtek, kis torzításuk miatt.

Működési frekvenciatartomány: 5 Hz – 2 MHz (dekadikusan és dekádon belül folyamatosan szabályozható;
Harmonikus torzítás: 0,01 – 1 %;
Amplitúdóstabilitás: 1 %


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


10. ábra


Bővebb ismeretek itt

Néhány gondolat az áthidalt T-szűrős oszcillátor múltjáról

Technikatörténeti szempontból ismét fontos állomáshoz érkeztünk. Az áthidalt T-tagos szűrőket előszeretettel alkalmazták az elektroncsöves oszcillátorokban is. Az 1950-es évektől rengeteg építőkészletben árusított készülék volt forgalomban. Kifejezetten ilyen építőkészletekre (úgynevezett kit-ekre) szakosodott az amerikai Heathkit cég (megjegyzendő, hogy készülékeit 1992-ig kínálta vásárlóinak). A szerző tulajdonában is van egy ilyen berendezés, melynek típusszáma: IG-72. A gyártási éve: 1961. A készülék működőképes. Eme "darab" előlapi és belső elrendezésének fényképe az alábbi képeken tekinthető meg. Az eszköz leírásának megtekintéséhez kattintson ide.

 

11. ábra Áthidalt T-szűrővel felépített, elektroncsöves hangfrekvenciás generátor

 

Természetesen félvezetővel felépített oszcillátorokat is építhetünk, mind tranzisztorral, mind pedig műveleti erősítővel. Egy tranzisztoros, áthidalt T-szűrős oszcillátor leírását tartalmazza az US3317854 számú szabadalom.

MIKE GÁBOR: SZINUSZOS OSZCILLÁTOROK - A tananyag a következő megkötések szerint használható fel: (Nevezd meg! Ne add el! Így add tovább!)