Skip navigation

2.1. Transzformátoros visszacsatolású oszcillátorok

Transzformátoros visszacsatolású oszcillátorok: Armstrong-Meißner- és Schnell-oszcillátorok

Az LC-oszcillátorok családjának legrégebbi „darabja” az Armstrong-, vagy más néven Meißner-oszcillátor. A majd 100 éves múltján kívül az az érdekessége, hogy két feltaláló alkotta meg, ámde egymástól függetlenül, közel azonos időben. Speciális változata a gate- (rács-, bázis-) körben elhelyezett rezgőkörös áramkör, mely a Schnell-oszcillátor nevet viseli.

 Bővebb ismeretek itt

Ismeretanyag a transzformátoros visszacsatolású oszcillátorokról



1. és 2. ábra
EDWIN ARMSTRONG, valamint ALEXANDER MEIßNER


3. és 4. ábra
Az oszcillátorok szabadalmi kapcsolási rajza


Míg Edwin Howard Armstrong villamosmérnök 1914. október 6-án védjegyoltalmaztatta találmányát, US1113149 számon, az Amerikai Egyesült Államokban, addig Alexander Meißner 1913. április 10-én jelezte szabadalmi igényét Németországban, DE291604 számon. Habár kapcsolástechnikai szempontból közel azonos eredményre jutottak, – véleményem szerint – nem egymás kutatásaira alapoztak. Ma már bizonyos, hogy Meißner megoldása eredményezte az alapkapcsolást, ezzel szemben Armstrong egy gyakorlati igényre talált kielégítő megoldást, a vezeték nélküli vevőrendszer regeneratív vevőjével


Az Armstrong-Meißner-oszcillátorok szelektív hálózatai

Eme oszcillátoroknak a szelektív hálózata egy párhuzamos rezgőkör. A teljes vissza­csatoló hálózat [ß] pedig úgy van kialakítva, hogy a rezgőkör tekercse segítségével in­duktív módon (transzformátor-elv) biztosított az igény szerinti visszacsatolt jel. A visszacsatoló hálózat felvázolhatósága érdekében tekintsük át a három oszcillátorválto­zatot (alkalmazott erősítőfokozat szerint differenciálva). Természetesen ezek az oszcil­látorok felépíthetők – a korai időknek megfelelően – elektroncsöves, valamint bipoláris tranzisztorral is. A váltakozóáramú helyettesítő kép származtatása mindezek ellenére a térvezérlésű tranzisztoros (FET-es) változat esetén a legegyszerűbb.



5. ábra Földelt source-ű (hangolt drain-körű)Armstrong-Meißner-oszcillátor váltakozóáramú helyettesítő képe, és az oszcillátor szelektív hálózata (ß)





6. ábra A földelt gate-ű (hangolt drain-körű) Armstrong-Meißner-oszcillátor váltakozóáramú helyettesítő képe, és az oszcillátor szelektív hálózata (ß)




7. ábra Földelt source-ű (hangolt gate-körű) alapkapcsolással felépített Armstrong-Meißner-oszcillátor változat, az úgynevezett Schnell-oszcillátor váltakozóáramú helyettesítő képe, és az oszcillátor szelektív hálózata (ß)


8. ábra A szelektív hálózatok

Az egyes változatok áttekintése után az ábra szerinti visszacsatoló hálózatok adódnak. Megfigyelhető, hogy eme hálózat egyszerűen valósítja meg mind az amplitúdófeltétel, mind pedig a fázisfeltétel alapjait.




A fázisfeltétel

Vegyük észre, hogy mindhárom változat esetén olyan alapkapcsolást alkalmazunk (földelt source-ű, valamint földelt gate-ű), mely fázist fordít, tehát a fázistolása
! Belátható, hogy a fázisfeltétel biztosítása érdekében a visszacsatoló hálózat fázistolásának is 180 fokosnak kell lennie. Nos, ez egyszerűen biztosítható, mégpedig az L1-L2 transzformátor ellenkező irányú tekercselésével, bekötésével. Ekkor a teljesülő fázisfeltétel:



Az amplitúdófeltétel

Az erősítőfokozat által kompenzálandó csillapításértéket az L1-L2 transzformátor menetszámáttételével (N1:N2) biztosítható. A csatolás szorosságával tovább precírozható a csillapításérték. Megjegyzendő, hogy a csatolás mértéke (laza-, optimális-, szoros csatolás) a rezgőkör, s vele együtt az oszcillátor sávszélességét is befolyásolja. A gyakorlatban a menetszámarány minimálisan N1:N2=4:1, de a kellő szelektivitás érdekében ennél nagyobb áttételek is előfordulnak.



Az Armstrong-Meißner-oszcillátorok működési frekvenciája

A képeken látható, hogy mindkét esetben egy megcsapolt párhuzamos rezgőkör a szelektív hálózat, így a rezonancia-frekvencia meghatározására a Thomson-képletet alkalmazhatjuk. A Thomson-képlet általános alakja:

 


9. ábra A szelektív hálózat mérőköre

 




10. ábra A szelektív hálózat átviteli és fáziskarakterisztikája

Az oszcillátor szelektív hálózatának mérőköre, valamint átviteli- és fáziskarakterisztikája (L=10mH, C=220pF, f=3,39MHz).



Az Armstrong-Meißner-oszcillátorok rezonanciafrekvanciáját meghatározó egyéb tényezők, frekvenciastabilitás

 

A transzformátoros csatolási mód miatt – a rezonancia-frekvencia meghatározásakor – számolnunk kell a Az L2 visszahatásával, valamint az L1-L2 tekercs kölcsönös induktivitását. Nem elhanyagolható emellett az erősítő félvezetőeleme rétegkapacitásainak, a terhelés kapacitásainak hatása a rezgőkörre. Vannak olyan áramkörök – főleg nagyfrekvenciás alkalmazások – melyek esetében a szórt kapacitásokat is figyelembe kell venni. Az alábbi ábrán a rétegkapacitások és a terhelés kapacitásának hatása követhető nyomon. Ezeket a hatásokat figyelembe kell venni a tervezéskor, és ehhez igazodva kell kiválasztani a félvezetőelemeket, az oszcillációs frekvenciát, valamint a terhelést is. Ezzel kapcsolatos további információk a hárompont-kapcsolású oszcillátoroknál olvashat. Természetesen a frakvenciastabilitást más tényezők is befolyásolják: pl.: a tápfeszültségingadozás és a hőmérsékletingadozás.



11. ábra Az oszcillátor parazita kapacitásainak meghatározása





Az Armstrong-Meißner-oszcillátorok hangolhatósága

12. ábra A Meißner-oszcillátor hangolásának megoldási lehetőségei

Tekintettel arra, hogy a szelektív hálózat egy induktívan csatolt párhuzamos rezgőkör, így a hangolás értelem szerint adódik: vagy a rezgőköri induktivitással hangoljuk (szolenoid tekercsben alkalmazott hangolómaggal), vagy a rezgőköri kapacitás értékének változtatásával. Ez utóbbit megtehetjük forgókondenzátorral, trimmerkondenzátorral, vagy kapacitásdiódával. Ezek a hangolási módok lényegében azonosak a hárompont-kapcsolású oszcillátorok egyikénél – a Hartley oszcillátoroknál alkalmazottakkal.
Foglaljuk össze a hangolási megoldások az Armstrong-Meißner-oszcillátorban!
  • a rezgőköri kapacitás hangolásával;
  • a rezgőköri induktivitás ebben az esetben egy megcsapolt tekercs, közös csévetesttel, mely közös hangolómaggal hangolt;
  • az előző megoldások együttes alkalmazása;
  • kapacitásdiódával (a kapacitásdióda előfeszítő-feszültségének függvényében változó rétegkapacitással).
Elmondható ennél az oszcillátortípusnál, hogy általában egy elemmel hangolunk egy időben, így kerül előtérbe az I., II., és IV. ábrarészlet szerinti megvalósítás.


Az Armstrong-Meißner-oszcillátorok terhelhetősége, (jel)kicsatolási módok

Lásd: hárompont-kapcsolású oszcillátorok [A hárompontkapcsolású oszcillátorok terhelhetősége, (jel)kicsatolási módok].


Az Armstrong-Meißner-oszcillátorok amplitudó-határolása, stabilitása

Lásd: hárompont-kapcsolású oszcillátorok (A hárompontkapcsolású oszcillátorok amplitudó-határolása, stabilitása).



Armstrong-Meißner-oszcillátor mérőpanel


13. ábra

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