Zvyšování kvality výuky technických oborů

Transkript

1 Zvyšování kvality výuky technických oborů Klíčová aktivita V. 2 Inovace a zkvalitnění výuky směřující k rozvoji odborných kompetencí žáků středních škol Téma V. 2.4 Prvky elektronických obvodů Kapitola 22 Typy oscilátoru Bc. Radim Miksa

2 Obsah ÚVOD - ANOTACE TYPY OSCILÁTORŮ LC OSCILÁTOR HARTLEYŮV OSCILÁTOR COLPITTSŮV OSCILÁTOR RC OSCILÁTOR WIENŮV ČLÁNEK OSCILÁTOR ŘÍZENÝ KRYSTALEM KONTROLNÍ OTÁZKY DOPORUČENÁ LITERATURA POUŽITÁ LITERATURA A ZDROJE SEZNAM OBRÁZKŮ... 6

3 Úvod - anotace Výukový materiál popisuje typy oscilátorů. Výklad je na konci kapitoly doplněn kontrolními otázkami. Tento materiál je především určen pro 2. a 3. ročník oboru L/01 Autotronik. Cílem tohoto materiálu je podpora zvládnutí daného výukového celku v předmětu Aplikovaná elektronika (AEL) a seznámení studentů se základními elektronickými prvky jako dioda, tranzistor, tyristor, rezistor, kondenzátor, cívka a další, které jsou základem pro složitější elektronické obvody. Po prostudování všech kapitol bude student znát úpravu elektrických signálů a základní elektronické obvody. 1

4 1 Typy oscilátorů 1.1 LC oscilátor Jedná se o nejpoužívanější oscilátory elektronických zařízení. Skládají se z rezonančního obvodu složeného z cívky a kondenzátoru, tranzistoru jako zesilovacího členu a kladné zpětné vazby. Na obrázcích je zleva energie na kondenzátoru, energie na cívce a kmitočet oscilátorů je určen Thomsonovým vztahem. 1.2 Hartleyův oscilátor Schéma Hartleyova oscilátoru se nachází na obrázku. Jedná se o tříbodový oscilátor s uzemněnou induktivní odbočkou. Rezonanční obvod je tvořen indukčnostmi L1 a L2 a kapacitou C. 1.3 Colpittsův oscilátor Princip je stejný jako u Hartleyova oscilátoru. Obsahuje kapacitní dělič, na rozdíl od Hartleyova oscilátoru, který obsahuje induktivní dělič. Obrázek 1 - Hartleyův oscilátor Obrázek 2 - Colpittsův oscilátor 1.4 RC oscilátor Pro nižší frekvence (od zlomků Hz po stovky Hz) je výhodnější RC oscilátor tvořeny pouze rezistory a kondenzátory. Výhodou těchto oscilátorů je hlavně jejich jednoduchost a to že neobsahují indukčnost, která se špatně realizuje v integrovaných obvodech. 2

5 1.5 Wienův článek Wienův článek je sérioparalelní kombinace dvou stejných odporů a kondenzátorů, zapojených podle obrázků. Oscilátor bude kmitat, pokud budou splněny obě podmínky vzniku oscilací, tj. Aβ = 1 a φ = 2kπ, kde k je celé číslo. Obrázek 3 - Wienův článek 1.6 Oscilátor řízený krystalem Jestliže požadujeme velkou stabilitu kmitočtu, je výhodné použít oscilátor řízený krystalem. Krystal zastupuje v tomto případě rezonanční obvod. Jako řídící prvek se používá piezoelektrický rezonátor. Základem jsou krystalické látky, které jsou-li mechanicky namáhané, vykazují na povrchu elektrické náboje. Nevýhodou tohoto řešení je, že oscilátor kmitá pouze na jediném kmitočtu. U takového oscilátoru používáme jako zdroje nosného kmitočtu u vysílačů a všude tam kde se požaduje velká stabilita kmitočtu (počítač, atd.) Obrázek 4 - náhradní schéma krystalu 1.7 Kontrolní otázky 1. Popište LC oscilátor. 2. Popište RC oscilátor. 3. Co je to krystal? 4. Nakreslete Wienův článek. Obrázek 5 - jednoduchý oscilátor tvořený krystalem 3

6 2 Doporučená literatura 1. VOŽENÍLEK, Ladislav a Miloš ŘEŠÁTKO. Základy elektrotechniky I. 1. Vyd. Praha: SNTL, s. ISBN TKOTZ, Klaus. Příručka pro elektrotechnika. 2. dopl. vyd. Praha: Europa-Sobotáles, s. ISBN MALINA, Václav. Poznáváme elektroniku I. 1. vyd. České Budějovice: Kopp, s. ISBN BEZDĚK, Miloslav. Elektronika: učebnice. 3. vyd. České Budějovice: Kopp, ISBN KESL, Jan. Elektronika: učebnice. 1. vyd. Havlíčkův Brod: Fragment, s. ISBN

7 3 Použitá literatura a zdroje 1. VOŽENÍLEK, Ladislav a Miloš ŘEŠÁTKO. Základy elektrotechniky I. 1. Vyd. Praha: SNTL, s. ISBN TKOTZ, Klaus. Příručka pro elektrotechnika. 2. dopl. vyd. Praha: Europa-Sobotáles, s. ISBN KESL, Jan. Elektronika: učebnice. 1. vyd. Havlíčkův Brod: Fragment, s. ISBN

8 4 Seznam obrázků OBRÁZEK 1 - HARTLEYŮV OSCILÁTOR OBRÁZEK 2 - COLPITTSŮV OSCILÁTOR... 2 OBRÁZEK 3 - WIENŮV ČLÁNEK... 3 OBRÁZEK 4 - NÁHRADNÍ SCHÉMA KRYSTALU... 3 OBRÁZEK 5 - JEDNODUCHÝ OSCILÁTOR TVOŘENÝ KRYSTALEM