Osilatör Nedir? Osilatörler Hakkında Detaylı Bilgi

Osilatör, elektronik devrelerde sinyal veya dalga üreten bir bileşendir. Genellikle bir kristal frekans kontrol elemanı kullanır ve frekansı sabit olarak tutar. Osilatörler, radyo alıcılarından müzik aletlerine kadar birçok cihazda kullanılır ve yaygın bir bileşen olarak kabul edilirler. Bu yazıda, osilatörler hakkında geniş bir bilgi sağlayacağız. Osilatörlerin çalışma prensiplerini, tiplerini, kullanımlarını ve avantajlarını gözden geçireceğiz. Okuyucularımıza, osilatörlerin önemli bir parçası olduğu modern teknolojinin nasıl çalıştığına dair bir anlayış kazandırmayı amaçlıyoruz.

Osilatör Nedir ve Nasıl Çalışır?

Osilatör, elektriksel salınımları üreten bir devredir ve birçok alanda kullanılır. Elektriksel salınım, gerilim ya da akım dalga biçimindeki tekrarlamalı bir değişimdir. Bu salınımları elde etmek için genellikle osilatör elemanı kullanılır ve birçok devrede ihtiyaç duyulur.

Frekans ve Osilatör

Osilatörün çalıştığı frekans, quartz kristali gibi özel maddeler kullanılarak belirlenir. Düşük frekans osilatörleri (LFO) 0.1 Hz ile 10 Hz arasında dalgalar üretirken, yüksek frekanslarda (100 kHz-100 GHz) çalışan RF Osilatör çeşitleri de mevcuttur.

Invertör ve Osilatör

DC kaynaktan aldığı akımı bir başka devreyi yüksek güçte beslemek için AC akıma çeviren osilatörlere ise invertör yani güç çevirici adı verilir. Invertörler özellikle güneş panelleri, rüzgar türbinleri gibi alanlarda sıklıkla kullanılır.

Pozitif Geri Besleme

Osilatör, bir yükselteç yardımıyla verdiği çıktıyı girdi olarak geri alır. Bu duruma pozitif geri besleme denirken, sinyal her seferinde kendini yenilemiş olur.

Osilatör Çalışması

Serbest çalışan bir osilatörler bir kez harekete geçirildikten sonra bir AC çıkış sinyali üretir. Bu AC sinyalinin küçük bir bölümü girişe geri beslenip, orada yükseltilir. Giriş sinyali yükseltilerek çıkışa gelir ve aynı süreç tekrar eder. Bu süreç tekrar üretimli süreç olarak adlandırılır. Çıkış sinyalinin girişe bağlı olmasıyla birlikte, giriş sinyalinin de çıkış sinyaline bağlı olması gerekir.

Osilasyon Kriterleri

Bir devrenin salınmasına neden olan olaylar nelerdir? Osilasyon için ilk olarak, çıkış işaretinin bir belli parçasını girişe geri beslenmesine izin verecek iki kapılı bir devre elemanına ihtiyaç vardır. Eğer geri besleme işareti giriş işaretinden daha büyük ve eş fazlı ise osilasyon başlar ve doyma olayı kapalı çevrim kazancını 1’e düşürene kadar artmaya devam eder.

Barkhausen Kriteri’ne göre, bir geri besleme devresinin salınımlarını sürdürebilmesi için, geri besleme döngüsünün çevresindeki net kazanç 1’e eşit ya da 1’den fazla olmalı ve döngünün çevresindeki net faz kayması 360°’nin pozitif tamsayı katı olmalıdır.

Osilasyon Devresi

Geri beslemeli bir osilatörünün çalışması için 3 koşulun yerine gelmesi gerekmektedir; bunlar şunlardır:

1. Devre yükseltme yapabilmelidir.
2. Çıkış sinyalinin girişe geri beslenebileceği tam bir yol bulunmalıdır. Bu sinyal tekrar üretimli olmalıdır, yani sinyal salınımlarını sürdürebilmek için doğru faza ve genliğe sahip olmalıdır. Eğer faz doğru değilse salınımlar sona erer.
3. Osilatörün frekansının belirlenmesi veya değiştirilmesini sağlayabilecek devre elemanları bulunmalıdır.

Osilasyon Devresi Çalışmaları

İşaretin gelişimi fazında, kapalı çevrim kazancı 1 den büyük olmalıdır ki girişe uygulanan işaret kuvvetlendirici tarafından istenilen büyüklüğe zaman içerisinde ulaştırılsın. Bu duruma ya kuvvetlendiricinin ya da geri besleme devresinin kazancını düşürecek bir devre düzenlemesi ile ulaşılabilir. Bu işlem kuvvetlendirici doyma (satürasyon) nedeni ile kırpılmaya ulaşmadan önce yapılırsa çıkış işaretinin dalga şekli sinüs, aksi halde kuvvetlendiricinin kesim ve doyma aralıklarında çalışacağı kare dalga şeklinde olacaktır.