ออสซิลเลเตอร์เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หรือเชิงกลที่ใช้สร้างสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์แบบสั่นหรือเป็นคาบ ซึ่งมักเป็นคลื่นไซน์ โดยทั่วไป ออสซิลเลเตอร์จะแปลงไฟฟ้ากระแสตรงจากแหล่งจ่ายไฟเป็นสัญญาณไฟฟ้ากระแสสลับ ดังนั้นจึงใช้ได้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หลากหลายประเภท ตั้งแต่เครื่องกำเนิด CLK อย่างง่ายไปจนถึงอุปกรณ์ดิจิทัล คอมพิวเตอร์ที่ซับซ้อน ฯลฯ มีความแตกต่าง ประเภทของออสซิลเลเตอร์ ที่ใช้ตามความต้องการ เช่น Harmonic, Tuned Circuit, RC Crystal เป็นต้น บทความนี้จะกล่าวถึงออสซิลเลเตอร์ประเภทหนึ่งเช่น ออสซิลเลเตอร์ท้องถิ่น - การทำงานกับแอพพลิเคชั่น
Local Oscillator คืออะไร?
ออสซิลเลเตอร์เฉพาะที่คือออสซิลเลเตอร์ประเภทหนึ่งซึ่งใช้ในการปรับเปลี่ยนความถี่สัญญาณด้วยมิกเซอร์ในเครื่องรับ ขั้นตอนการปรับเปลี่ยนความถี่สัญญาณนี้เรียกอีกอย่างว่าเฮเทอโรไดนิ่งสร้างผลรวมและความถี่ความแตกต่างจากความถี่ของออสซิลเลเตอร์และความถี่ของสัญญาณอินพุต ในเครื่องรับต่างๆ ฟังก์ชันออสซิลเลเตอร์และมิกเซอร์นี้จะรวมกันภายในสเตจเดียวที่เรียกว่าคอนเวอร์เตอร์ ซึ่งช่วยลดการใช้พลังงาน ต้นทุน และพื้นที่ ออสซิลเลเตอร์เฉพาะที่จะสร้างสัญญาณไซน์รวมถึงความถี่เพื่อให้เครื่องรับสามารถสร้างความถี่กลางที่ถูกต้องหรือความถี่ผลลัพธ์สำหรับการขยายเพิ่มเติมรวมถึงการแปลงเป็นการตรวจจับเสียง
Oscillator ท้องถิ่นทำงาน
ออสซิลเลเตอร์เฉพาะที่ที่ทำงานร่วมกับมิกเซอร์ในเครื่องรับวิทยุซูเปอร์เฮเทอโรไดน์แสดงอยู่ด้านล่าง โดยทั่วไป เครื่องรับวิทยุซูเปอร์เฮเทอโรไดน์จะผสมความถี่ของสัญญาณที่ได้รับกับความถี่ของสัญญาณที่สร้างขึ้นผ่านออสซิลเลเตอร์เฉพาะที่
ขั้นแรกให้ผู้รับรับสัญญาณจากเสาอากาศ หลังจากนั้น สัญญาณเหล่านี้จะถูกส่งไปยังเครื่องขยายสัญญาณ RF ในแอมพลิฟายเออร์นี้ สัญญาณจะถูกปรับเพื่อลบสัญญาณที่ไม่ต้องการออกจากความถี่อื่น
จากแอมพลิฟายเออร์ RF สัญญาณที่ปรับแล้วจะผสมกับสัญญาณความถี่ท้องถิ่นขาเข้าที่สร้างขึ้นจากออสซิลเลเตอร์เฉพาะที่ ขั้นตอนการผสมนี้สามารถทำได้ภายในเครื่องผสม และสร้าง IF (ความถี่ระดับกลาง)
IF ที่เกิดจากการผสมนั้นเหมาะสมสำหรับการประมวลผลมากกว่าความถี่พาหะเดิม
หลังจากนั้น ความถี่กลางจะถูกขยายและกรอง ดังนั้นแอมพลิจูดนี้จึงถูกคงไว้โดยลิมิตเตอร์ ดังนั้น ในระหว่างการกรอง สามารถเลือกสัญญาณของช่องใดช่องหนึ่งได้ เมื่อเทียบกับการกรอง RF ตัวกรอง IF สามารถปรับได้ดีกว่าตัวกรอง RF เนื่องจากได้รับการออกแบบมาสำหรับความถี่คงที่เป็นหลัก
หลังจากนั้น สัญญาณนี้จะถูกส่งไปยังตัวแยกสัญญาณซึ่งเรียกอีกอย่างว่าตัวตรวจจับ FM ดังนั้นตัวตรวจจับนี้เพียงแค่ดีโมเลตเอาต์พุต ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะสลับไปมาระหว่างตัวแยกสัญญาณต่างๆ เพื่อให้ได้รูปแบบเอาต์พุตที่ต้องการ
หลังจากนั้น สัญญาณเดโมดูเลตนี้จะถูกขยายด้วยลำโพงซึ่งจะเปลี่ยนเป็นสัญญาณเสียงที่มีความถี่เสียง
ดังนั้น ความพิเศษของเครื่องรับ superheterodyne FM คือการผสมความถี่ขาเข้าดั้งเดิมจากแหล่งที่มีความถี่ที่สร้างขึ้น ซึ่งส่งผลให้เครื่องรับสามารถกรองและเลือกเฉพาะสัญญาณ RF ที่ต้องการได้
แผนภาพวงจรออสซิลเลเตอร์ท้องถิ่น
ในที่นี้ เราจะอธิบายเกี่ยวกับออสซิลเลเตอร์เฉพาะที่ซึ่งทำงานในเครื่องรับซูเปอร์เฮเทอโรไดน์ แผนภาพวงจรของตัวรับซูเปอร์เฮเทอโรไดน์โดยใช้ออสซิลเลเตอร์เฉพาะที่แสดงไว้ด้านล่าง
เครื่องรับเฮเทอโรดีนเป็นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ส่งสัญญาณจากสัญญาณพาหะหนึ่งไปยังสัญญาณพาหะอื่นผ่านความถี่ที่แตกต่างกัน โดยจะผสมสัญญาณ i/p กับคลื่นที่สร้างขึ้นผ่านออสซิลเลเตอร์เพื่อสร้างสัญญาณใหม่สองสัญญาณซึ่งเรียกว่าบีต เฮเทอโรไดนิ่งเป็นขั้นตอนง่าย ๆ ที่อยู่ภายใต้กฎตรีโกณมิติ เฮเทอโรไดนิ่งส่วนใหญ่เป็นอุปกรณ์ที่ซับซ้อนมาก เครื่องขยายเสียง & ตัวกรอง
ในที่นี้ บีตคือสัญญาณที่สร้างจากสัญญาณ i/pt สองสัญญาณที่มีความถี่ต่างกัน โดยทั่วไป เครื่องรับแบบเฮเทอโรไดน์จะสร้างบีตสองบีต โดยบีตหนึ่งมีความถี่เท่ากับจำนวนความถี่ผสม ขณะที่อีกบีตมีความถี่ที่แปรผันระหว่างความถี่ผสม ตัวอย่างเช่น สัญญาณ i/p ซึ่งรวมถึงคลื่นพาหะ 10MHz ถูกผสมโดยสัญญาณพาหะ 15MHz เพื่อสร้างจังหวะ o/p สองจังหวะ บีตสูงมีความถี่ 25 เมกะเฮิรตซ์ และบีตต่ำกว่ามีความถี่ 5 เมกะเฮิรตซ์
เครื่องรับซูเปอร์เฮเทอโรไดน์ใช้หลักการของเฮเทอโรไดน์เพื่ออนุญาตให้ระบุสัญญาณความถี่สูงผ่านเครื่องรับความถี่ต่ำ เมื่อสัญญาณเข้ามาในเครื่องรับซูเปอร์เฮเทอโรไดน์แล้ว มันจะถูกขยายและผสมโดยสัญญาณออสซิลเลเตอร์เฉพาะที่ก่อนที่จะกรองเพื่อสร้าง IF (ความถี่กลาง) โดยปกติแล้ว จะถูกขยายและกรองอีกครั้งก่อนที่จะถึงเอาต์พุต เครื่องรับกำลังปรับโดยการเปลี่ยนความถี่คลื่นออสซิลเลเตอร์
มีออสซิลเลเตอร์เฉพาะที่หลายตัวที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องรับวิทยุ ได้แก่ Hartley oscillator, Tuned collector oscillator และ crystal oscillator
โปรดดูที่ลิงค์นี้เพื่อทราบข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับ Hartley ออสซิลเลเตอร์ .
โปรดดูที่ลิงค์นี้เพื่อทราบข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับ ออสซิลเลเตอร์สะสมที่ปรับแต่งแล้ว .
โปรดดูที่ลิงค์นี้เพื่อทราบข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับ คริสตัลออสซิลเลเตอร์ .
สูตรความถี่ออสซิลเลเตอร์ท้องถิ่น
ในออสซิลเลเตอร์เฉพาะที่ เมื่อมิกเซอร์สร้างทั้งผลรวมและความถี่ส่วนต่าง จะสามารถสร้างสัญญาณ IF 455 kHz ได้หากออสซิลเลเตอร์อยู่ต่ำกว่าหรือสูงกว่า IF
กรณีที่ 1:
เมื่อออสซิลเลเตอร์เฉพาะที่อยู่เหนือ IF จะต้องปรับความถี่จากประมาณ 1 ถึง 2 MHz โดยปกติจะเป็นตัวเก็บประจุภายในวงจร RLC ที่ปรับจูนแล้ว ซึ่งจะเปลี่ยนเพื่อควบคุมความถี่ศูนย์กลางเมื่อตัวเหนี่ยวนำได้รับการแก้ไข
ตั้งแต่ fc = 1/2π√LC
โดยการแก้ C = 1/ลิตร(2πfc)^2
เมื่อความถี่ในการจูนมีค่าสูงสุด ค่าคาปาซิเตอร์การปรับค่าก็จะมีค่าน้อยที่สุด เมื่อเราทราบช่วงความถี่ที่จะสร้าง เราสามารถอนุมานช่วงความจุที่ต้องการได้
Cสูงสุด/Cmin = L(2πfmax)^2/ L(2πfmin)^2
= L(2MHz)^2/ L(2πfนาที)^2
= (2MHz/1MHz)^2 = 4
กรณีที่ 2:
เมื่อออสซิลเลเตอร์ท้องถิ่นอยู่ต่ำกว่า IF ออสซิลเลเตอร์จำเป็นต้องปรับประมาณจาก 45 kHz ถึง 1145 kHz ดังนั้น,
Cสูงสุด/Cmin = (1145kHz/45kHz)^2 = 648
ด้วยช่วงประเภทนี้ การสร้างตัวเก็บประจุแบบปรับได้จึงใช้ไม่ได้จริง ดังนั้น ออสซิลเลเตอร์ในเครื่องรับ AM ปกติจึงอยู่เหนือย่านความถี่วิทยุ
เหตุใดจึงใช้ Local Oscillator
ออสซิลเลเตอร์เหล่านี้ใช้สำหรับเปลี่ยนความถี่สัญญาณด้วยมิกเซอร์ในเครื่องรับ
เหตุใดความถี่ออสซิลเลเตอร์ท้องถิ่นจึงสูงกว่า
ความถี่ออสซิลเลเตอร์จะสูงกว่าเสมอเมื่อเปรียบเทียบกับความถี่ของสัญญาณ เนื่องจากปกติแล้วความถี่ที่สูงกว่านั้นเป็นที่ต้องการในตัวรับแบบซูเปอร์เฮเทอโรไดนิ่ง เพื่อให้มีระยะห่างมากขึ้นระหว่างความแตกต่างระหว่างความถี่ระดับกลางและอีกสองความถี่ เพื่อให้สัญญาณความถี่ระดับกลางส่งผ่านได้ง่ายขึ้นตลอด ตัวกรอง & สัญญาณสองตัวดั้งเดิมจะถูกลดทอน
ข้อดี
เดอะ ข้อดีของออสซิลเลเตอร์เฉพาะที่ รวมสิ่งต่อไปนี้
- ออสซิลเลเตอร์เฉพาะที่ในระบบสื่อสารทางวิทยุเป็นแหล่งสัญญาณรบกวนเฟสหลัก
- ในเครื่องรับวิทยุ การทำงานของทั้งออสซิลเลเตอร์และมิกเซอร์ภายในที่รวมกันภายในอุปกรณ์ที่ใช้งานอยู่เครื่องเดียวจะลดราคา พื้นที่ และการใช้พลังงานลง
- ออสซิลเลเตอร์นี้ประมวลผลสัญญาณที่ความถี่คงที่เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของเครื่องรับวิทยุ
แอพพลิเคชั่น
เดอะ การประยุกต์ใช้ออสซิลเลเตอร์เฉพาะที่ รวมสิ่งต่อไปนี้
- ออสซิลเลเตอร์เฉพาะที่ถูกนำมาใช้ในวงจรการสื่อสารจำนวนมาก เช่น กล่องรับสัญญาณโทรทัศน์ระบบเคเบิล โมเด็ม ระบบโทรมาตร ระบบรีเลย์ไมโครเวฟ ระบบมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความถี่ที่ใช้ในสายโทรศัพท์ กล้องโทรทรรศน์วิทยุ นาฬิกาอะตอม และระบบตอบโต้ทางอิเล็กทรอนิกส์ทางทหาร
- สิ่งเหล่านี้ใช้ในเครื่องรับ superheterodyne และระบบสื่อสารทางวิทยุ
- ออสซิลเลเตอร์เหล่านี้มีความจำเป็นเมื่อใดก็ตามที่มีการใช้เฮเทอโรไดนิ่งในสถาปัตยกรรมเครื่องรับเพื่อเปลี่ยนแปลง
- HF ส่งสัญญาณไปยังสเปกตรัม IF เพื่อการประมวลผลที่ง่ายดาย
- ความถี่ไมโครเวฟในการรับสัญญาณโทรทัศน์ผ่านดาวเทียมจะใช้จากดาวเทียมลงไปยังเสาอากาศรับสัญญาณเพื่อแปลงเป็นความถี่ต่ำผ่านออสซิลเลเตอร์และมิกเซอร์โดยการติดตั้งที่เสาอากาศ
ดังนั้นนี่คือ ภาพรวมของออสซิลเลเตอร์ในพื้นที่ - การทำงานกับแอพพลิเคชั่น ออสซิลเลเตอร์นี้มีบทบาทสำคัญในเครื่องรับ FM เป็นวงจรที่สำคัญที่สุดภายในเครื่องรับทั้งหมด เนื่องจากความไม่เสถียรหรือการเลื่อนใด ๆ ภายในออสซิลเลเตอร์จะเปลี่ยนเป็นการเลื่อนและไม่เสถียรภายในสัญญาณที่ได้รับ นี่เป็นคำถามสำหรับคุณ ออสซิลเลเตอร์ประเภทใดที่ใช้เป็นออสซิลเลเตอร์เฉพาะที่
