Wie funktioniert ein aktives Gerät als Oszillator, wenn sein Ausgang auf den Eingang zurückgeführt wird?

Die Aussage ist für sich genommen nicht vollständig. Insgesamt benötigen Sie einen Gewinn von mehr als +1. Eine Leistungsverstärkung über Einheit ist eine Notwendigkeit, aber sie muss auch die richtige Phase haben, und der Oszillator darf bei DC KEINE Verstärkung über Einheit haben.

Eine Verstärkung von weniger als Eins bedeutet, dass das Signal bei jedem Durchgang durch den Verstärker verringert wird, sodass jede Schwingung abklingt.

Eine Verstärkung, aber invertiert, verursacht eine negative Rückkopplung, wenn der Ausgang zum Eingang zurückgeführt wird. Dadurch stabilisiert sich das System und schwingt nicht.

Verstärkung und phasengleich, aber DC-gekoppelt, führen zu zwei stabilen Zuständen, bei denen jeweils der Ausgang zu den beiden Extremen getrieben wird.

Es ist eine Verstärkung von mehr als 1 in Phase erforderlich, aber eine DC-Verstärkung von weniger als 1, um einen Oszillator herzustellen.

So ziemlich jeder aktive Schaltkreis kann schwingen (besonders wenn Sie es nicht wollen). Alles, was es erfordert, ist, dass Sie eine positive Rückkopplung bei der Schwingungsfrequenz haben. Eine andere Sichtweise ist, dass die Rückkopplung eine Phasenverschiebung von 360 Grad aufweist. Es sind immer "andere Schaltkreise" erforderlich, um diese Phasenverschiebung bereitzustellen, aber ein Teil dieser "Schaltkreise" besteht oft aus der internen Kapazität des Geräts oder der Induktivität von Leitungen und Leiterbahnen. Sie benötigen ein Gerät, das Verstärkung liefern kann, und eine Kombination aus externen Komponenten und interner Reaktanz, die die richtige Phase für die Rückkopplung liefert.

Ich kann mir keine Komponente vorstellen, die eine Verstärkung hat, die Sie mit der richtigen Schaltung nicht zum Schwingen bringen könnten.

1) Leistungsverstärkung für Oszillation bedeutet, dass der Transistor Gleichstrom zieht, um das Wechselstromsignal zu verstärken, um seine Ausgangsleistung mit einer Art Effekt zweiter Ordnung zu verstärken, wie z. B. diskrete oder parasitäre oder verteilte Leiter-LC-Werte. Die LC-Werte liefern das Impedanzverhältnis und damit Spannungs- oder Stromfilterung und Phasenverschiebung, um Schwingungen zu verursachen.

Das "Barkhausen"-Kriterium für Oszillation ist positive AC-Rückkopplung und Verstärkung =>1. AC-Analyse aller Schaltkreis-, Kabel- und Komponenten-LC-Werte sind notwendig, um festzustellen, ob das Impedanzverhältnis und die Spannungsverstärkung zu einem Nachschwingen oder einer stetigen Oszillation oder einer ansteigenden Oszillation bis zur Sättigung (Rechteckwelle) führen.

Beachten Sie, dass es auch RC-Oszillatoren gibt, die Filter 1. Ordnung sind, aber eine Hysterese bei negativer Rückkopplung haben, die einen "Entspannungsoszillator" erzeugt. Dies verwendet eine negative DC-Rückkopplung (um selbst DC-vorgespannt zu werden) mit Hysterese verursacht eine Zeitverzögerung mit einer Shunt-Kapazität und somit eine Phasenverschiebung von 90 Grad, wobei jede Halbwelle eine äquivalente positive AC-Rückkopplung von 360 Grad ergibt. In diesem Fall erscheint der Eingang als Dreieckswelle und der Ausgang als Rechteckwelle, aber die gleichen Prinzipien gelten für die DC-Leistungsverstärkung mit Filterung, um AC-Oszillationen mit mehr Ausgangsleistung als der Eingang zu erzeugen. In DIESEM Fall ist die Eingabe ein DC-Offset, der eine Anstiegsgeschwindigkeit bewirkt, die genügend Signal der Oszillationsfrequenz enthält, um sehr schnell zu einer stetigen gesättigten Oszillation anzuwachsen, oft symmetrisch um V+/2.

Bei Einheitsverstärkung mit 0- oder 360-Grad-Rückkopplung (positiv) ist der Ausgang sinusförmig. Wir wissen, dass Emitterfolger durch Stromverstärkung eine Spannungsverstärkung und Leistungsverstärkung von Eins bieten. Wenn jedoch ein induktiver dünner Reihendraht mit einer sehr niedrigen Treiberimpedanz angesteuert wird, führt ein hohes Q-Klingeln bei Rechteckflankensignalen zu einem Klingeln aufgrund von Impedanzfehlanpassungen, und in einigen Fällen wird eine degenerative Rückkopplung die Schwingung bei sehr hoher Frequenz aufgrund der Belastungseffekte des Emitter-LC-Kabels aufrechterhalten .

Andere Beispiele sind Feedback mit Verstärkung mit LC-Parallelresonanz sind Colpitts Hartley und Crystal-Oszillatoren, die von LC-Komponenten emuliert werden, um 0 oder 360 Grad zu erzielen. usw. Phasenverschiebung bei Resonanzfrequenz.

Die Anlaufzeit ergibt sich aus dem Dämpfungsfaktor oder Q oder den Wirk-/Blindimpedanzverhältnissen der Schaltung. (wo ich hier aufhören werde, da ich fürchte, ich habe schon zu viel gesagt). Quarze haben oft Q = 10k, während LC-Schaltungen ~100 max aus physikalischen Einschränkungen und RC-Hysterese-Oszillatoren, die nur durch die Gain-BW des Verstärkers begrenzt sind.

2) Alle Transistoren und Dioden werden aufgrund der halbleitenden Steigung von I/V, die je nach Last mit einer Gleichstromquelle zu einer Spannungs- oder Stromverstärkung führt, als aktive Geräte bezeichnet. Passive Geräte (RLC) können auch eine AC-Spannungsverstärkung oder Stromverstärkung von einer DC-Leistungsstufenspannung aus Impedanzverhältnissen eines abgestimmten Schaltkreises haben, sind aber nicht in der Lage, die Schwingungen aufrechtzuerhalten, da es KEIN AKTIVES HALBLEITER-Gerät gibt, um POWER GAIN bereitzustellen. Die V- oder I-Verstärkung geht also immer zu Lasten eines Anstiegs des Ausgangswiderstands für reine passive Schaltungen. Somit ist für die Leistungsverstärkung ein aktives Gerät erforderlich. Die Leistungsverstärkung wird durch die Größe des Geräts begrenzt, wobei die Effizienz der AC-Leistungsverstärkung und des DC-Verbrauchs stark vom Schaltungsdesign mit Kompromissen für Linearität, Verzerrung usw. abhängt.

Die Blindimpedanz wird verwendet, um zu bestimmen, ob eine Verstärkung relativ zur Widerstandslast vorhanden ist. Der Dämpfungsfaktor wird von diesem Impedanzverhältnis abgeleitet.

Gilt dies für alle Geräte, die eine Leistungsverstärkung erzeugen können (dh aktive Geräte)?

Nein. Beispielsweise kann ein Gerät mit einer 10-fachen Stromverstärkung und einer 0,5-fachen Spannungsverstärkung im Spannungsrückkopplungsmodus niemals oszillieren.

Was es besagt, ist eine notwendige, aber nicht hinreichende Bedingung.