오실레이터에서 출력으로 하나의 주파수 만 얻는 이유는 무엇입니까?

나는 긍정적 인 피드백으로 발진을 유지하기 위해 $AB=1$ 을 배운 발진기에 있습니다. 이후 및 B는 주파수 의존적 둘 모두이다 B = 1은 단지 특정 주파수에 대해 사실이다.$A$$B$$AB=1$

1. $AB>1$ 유지 되는 주파수는 어떻게됩니까 ?

2. 리미터 회로가 제한 할 때까지이 주파수가 계속 증폭됩니까?

3. 그렇다면 왜 출력에서 ​​그 주파수를 얻지 않겠습니까?

오실레이터에서 출력으로 하나의 주파수 만 얻는 이유는 무엇입니까?

발진기는 두 가지를 보장함으로써 한 주파수에서 작동합니다.

• 진동을 유지하기 위해 피드백 된 신호는 유지하려고하는 신호와 정확히 같은 위상입니다. 흔들리는 진자를 정확히 올바른 장소와 올바른 방향으로 가볍게 두드리는 것에 대해 생각하십시오.
• 루프 게인은 단일보다 약간 높습니다. 이를 통해 사인파가 너무 많이 왜곡되지 않고 "지속"됩니다. 루프 게인이 1보다 작 으면 진동을 "지속"할 수 없습니다.

따라서 처리하는 각 주파수에 대해 고유 한 위상 편이를 갖는 위상 편이 네트워크를 설계하면 발진기가 발생하지만 진동을 유지하기 위해 피드백 된 신호의 진폭이 충분할 경우에만 오실레이터를 얻게됩니다.

그러나 일부 위상 편이 네트워크는 기본 발진 주파수의 배수 인 위상 편이를 생성 할 수 있습니다. 즉, 1MHz에서 360 도의 위상 편이를 생성하면 일부 고주파수는 720도 (2 x 360)를 생성 할 수 있습니다. 이로 인해 두 주파수에서 진동이 지속될 수 있습니다 (보통 바람직하지 않은 것으로 간주).

따라서, 우리는 고주파수 "동 위상"후보가 "기본"후보보다 진폭이 훨씬 낮고 이득이 1 또는 약간 더 높을 수 있다는 점을 고려하여 위상 변이 네트워크를 설계합니다. 원하는 주파수에 대해 위상 편이 네트워크에서 손실을 수용하면 고주파수 후보는 발진을 일으키지 않습니다.

위의 내용은 Barkhausen 기준 이라고도 합니다 .

AB> 1 인 주파수는 어떻게 되나요?

포화.

$AB \ge 1$$n2\pi$$f_x$$f_x$$AB > 1$

$f_x$$AB=1$$AB \ge 1$$f_x$$AB < 1$

내 편에서 짧은 대답 :

규모 측면에서만 생각해서는 안됩니다. 단계를 잊지 마십시오. 제품 AB는 실제 제품이어야합니다. 주파수 선택 회로는 크기뿐만 아니라 주파수의 함수 인 위상을 갖는다. 그리고 올바른 설계 를 위해 동시에 두 조건을 모두 충족시킬 수있는 단일 주파수 만 있습니다 ( 루프 게인 AB = 1 인 Barkhausens 진동 기준 ).

• | A * B | = 1 (실제적인 이유로 "1"보다 다소 큰 경우 (예 : "1.2"))

• 위상 변이 exp (j * phi) = 1 (phi = 0).

이를 위해 대부분의 알려진 오실레이터는 저역 통과, 고역 통과 또는 대역 통과 필터를 피드백 요소로 사용합니다. 그러나 다른 고급 토폴로지도 있습니다.

• 구형파 출력 (직렬 또는 병렬 모드)을 갖춘 클래식 크리스털 발진기 (XO)를 의미한다고 가정합니다.

포화가 발생 하면 출력의 선형 전이 동안을 제외하고 루프 게인 (GH 또는 AB)이 0으로 떨어집니다 . 크리스털은 입력에서 사인파를 생성하기위한 대역 통과 필터 역할을하지만 고조파를 포함 할 수도 있지만, 구형파 출력의 슬 루율은 일반적으로 사인파 입력보다 훨씬 빠르므로, 고조파 에너지는 선형 선형 시간이 불충분 합니다. 포화되지 않고 이득이 0 일 때 증폭하여 억제됩니다.

추가 정보

• 그러나 선형 발진기에서 고조파 성분은 위상 잡음에 기여할 수 있으므로 위상 잡음이 가장 낮은 성분은 기본적으로 SC 컷 결정 (예 : 10MHz 오븐 제어 수정 발진기 (OCXO) 대 표준 AT 컷 )과 같이 기본적으로 Q가 가장 높습니다. 어디에서나 일반적으로 사용됩니다. 이것이 내가 지금 이것에 대해 말할 것입니다.

그러나> = 33 MHz 공명보다 작은 결정 구조의 경우 고조파의 이득이 기본보다 높아지는 경향이 있습니다. 따라서 "오버톤 결정"으로 분류됩니다.

CMOS 피드백 발진기의 경우, 출력의 직렬 R (3kΩ ~ 10kΩ)은 종종 마이크로 슬라이스 결정에서 uW 전력 소비를 제한하는 데 사용되며 고주파수 >> 10MHz는 첫 번째 RC 효과로 고조파의 추가 감쇠를 생성합니다. 부하 커패시터. 가장 일반적인 것은 3 차 고조파 또는 "오버톤"이지만 >> 150 MHz보다 높은 오버톤이 사용됩니다.

그러나 진동 (3, 5, 7, 등)에 선택적 고조파가 필요한 경우, 결정이 어떻게 처리되는지 또는 추가적인 수동 LC 튜닝이 선택 고조파를 높이는 데 도움이됩니다.

XO 설계에 대한 가장 일반적인 경고 는 가짜 고조파의 증폭을 피하기 위해 "버퍼링 된 인버터를 사용하지 마십시오" (3 개의 선형 게인 스테이지 대 1). 인버터를 포화시키고 이득이 0으로 떨어지면 짧은 전환 간격을 제외하고 기본 주파수를 억제합니다. 그것들은 상대 이득과 시작 조건에 따라 기본 또는 고조파에서 무작위로 진동 할 수있는 주입 잠금 루프 (ILL)처럼 작동 할 수 있습니다. 그러나 버퍼링 된 인버터를 사용하면 출력 전환 시간 동안 전환에 가짜 고조파 결함이 발생하고 고조파에 고정 될 가능성이 높아집니다.

그러나 XO에 버퍼 형 인버터 (자체 포함)를 성공적으로 사용한 사람들은 이제 결정 유형과 고조파의 상대적으로 낮은 게인이 XO가 원하는 기본 주파수에 고정되는 것을 막았다는 것을 이해할 수 있습니다. 경우에 따라 이점이 될 수도 있지만 다른 질문입니다.

모든 답변이 정확하지만, 나는 이것이 당신의 질문의 정신을 모두 잃어버린 것 같습니다.

"오실레이터"라는 용어는 일반적으로 특정 주파수에서 AC 파형을 생성하도록 특별히 설계된 회로에 적용됩니다. 이것은 원하지 않는 효과를 최소화하기위한 디자인 선택을 수반합니다. 이것은 선형 발진기 (귀하의 질문에 명시된 루프 이득 사례 )에 특히 해당됩니다 .

특정 주파수에서 이득을 1보다 약간 크게 설계하고 발진을 안정적으로 유지하기 위해 시스템의 비선형 성을 설계 / 의존합니다. 게인을 1보다 훨씬 크게 허용하면 선형 발진기가 중단 됩니다.

그러나이 유용한 엔지니어링 단순화는 루프 게인 이 실제로는 그렇지 않은 경우이를 선형 발진기로 취급 할 수있는 것보다 약간 더 크게 하는 것에서 비롯됩니다 . 실제로 가지고있는 것은 정현파에 접근하는 안정적인주기 궤도를 가진 비선형 동적 시스템의 단순화 된 경계 사례입니다.

동적 시스템을 추가로 개발하면 (예 : AB >> 1로) 매우 비선형이지만 안정적인 이완 발진기 또는 중간의 경우 극단 과 같은 혼돈 발진기 를 만드는주기 배가 시퀀스를 찾을 수 있습니다 Chua의 회로 또는 Van Der Pol 발진기 .

이 이미지는 Chua의 회로 구현 에서 가져온 것으로, 이완 발진기 / 선형 발진기의 조합으로 다소 작동 함을 알 수 있습니다. 그러나 "휴식 성분"은 비주기적이고 장기적으로 예측할 수 없습니다.

이러한 모든 대안에 대한 사용이 있지만 선형 발진기 이론은 특히 이러한 조건에서 멀리 떨어져 있습니다.

$|A\ \beta| = 1$$\angle A\ \beta = 0$

$A$

$\beta$

$|A\ \beta| = 1$$v_o$$v_f$$v_f$$v_o$

$|A\ \beta| > 1$$\pm$

게인과 감쇠는 안정적이지 않으며 앰프 출력이 앰프의 파워 레일로 증가합니다. 사인파 발진기 인 경우 앰프가 포화 될 때까지 출력이 증가하고 더 이상 사인파가 아닙니다. 상의가 잘립니다.

$|A\ \beta| < 1$

$|A\ \beta| = 1$$\angle A\ \beta = 0$$^\circ$

질문의 요점은 : 왜 발진기가 다른 주파수에서 진동하지 않는가? 이것은 사용 된 구성 요소 (저항, 커패시터, 인덕터 및 증폭기)에 의해 결정됩니다.