>> Uvjeti za pojavu slobodnih oscilacija
§ 19 UVJETI ZA POJAVU SLOBODNIH VIBRACIJA
Saznajmo koja svojstva mora imati sustav da bi se u njemu pojavile slobodne oscilacije. Najprikladnije je prvo razmotriti titranje kuglice napete na glatku vodoravnu šipku pod djelovanjem elastične sile opruge 1.
Ako se lopta malo pomakne iz ravnotežnog položaja (slika 3.3, a) udesno, tada će se duljina opruge povećati za (slika 3.3, b), a elastična sila iz opruge počet će djelovati na Lopta. Ta je sila, prema Hookeovom zakonu, proporcionalna deformaciji opruge i pjena je usmjerena ulijevo. Ako pustite loptu, tada će se pod djelovanjem elastične sile početi ubrzano kretati ulijevo, povećavajući svoju brzinu. U tom slučaju, elastična sila će se smanjiti, jer se deformacija opruge smanjuje. U trenutku kada kuglica dođe u položaj ravnoteže, elastična sila opruge postat će jednaka nuli. Dakle, prema drugom Newtonovom zakonu, nula i ubrzanje lopte.
U ovoj će točki brzina loptice dosegnuti najveću vrijednost. Bez zaustavljanja u ravnotežnom položaju, inercijom će se nastaviti kretati ulijevo. Opruga je komprimirana. Kao rezultat toga, pojavljuje se elastična sila, koja je već usmjerena udesno i usporava kretanje lopte (slika 3.3, c). Ta sila, a time i akceleracija usmjerena udesno, rastu u apsolutnoj vrijednosti izravno proporcionalno modulu pomaka x kuglice u odnosu na položaj ravnoteže.
1 Analiza vibracija kuglice obješene na okomitu oprugu nešto je kompliciranija. U tom slučaju istovremeno djeluju promjenljiva sila opruge i stalna sila teže. Ali priroda oscilacija u oba slučaja potpuno je ista.
Brzina će se smanjivati sve dok kuglica u krajnjem lijevom položaju ne pređe na nulu. Nakon toga, lopta će početi ubrzavati udesno. Sa smanjenjem modula pomaka x sila F kontrola opada u apsolutnoj vrijednosti iu ravnotežnom položaju ponovno nestaje. Ali lopta je do ovog trenutka već uspjela postići brzinu i stoga se inercijom nastavlja kretati udesno. Ovaj pokret rasteže oprugu i stvara silu usmjerenu ulijevo. Kretanje lopte se usporava do potpunog zaustavljanja u krajnjem desnom položaju, nakon čega se cijeli proces ponavlja iz početka.
Kad ne bi bilo trenja, kretanje lopte nikada ne bi prestalo. Međutim, trenje i otpor zraka ometaju kretanje lopte. Smjer sile otpora, i kada se lopta kreće udesno i kada se kreće ulijevo, uvijek je suprotan smjeru brzine. Raspon njegovih oscilacija postupno će se smanjivati sve dok kretanje ne prestane. S niskim trenjem, prigušenje postaje vidljivo tek nakon što lopta napravi mnogo oscilacija. Promatramo li kretanje kuglice u ne tako dugom vremenskom intervalu, tada se prigušenje oscilacija može zanemariti. U tom slučaju se može zanemariti utjecaj sile otpora na napon.
Ako je sila otpora velika, tada se njezino djelovanje ne može zanemariti ni u kratkim vremenskim intervalima.
Spustite kuglicu na opruzi u čašu s viskoznom tekućinom, poput glicerina (slika 3.4). Ako je krutost opruge mala, tada kuglica uklonjena iz ravnotežnog položaja uopće neće oscilirati. Pod djelovanjem elastične sile jednostavno će se vratiti u ravnotežni položaj (isprekidana linija na slici 3.4). Zbog djelovanja sile otpora njegova će brzina u ravnotežnom položaju biti praktički jednaka nuli.
Da bi došlo do slobodnih oscilacija u sustavu, moraju biti ispunjena dva uvjeta. Prvo, kada tijelo izvede iz ravnotežnog položaja, u sustavu se mora pojaviti sila koja je usmjerena prema ravnotežnom položaju i stoga teži vratiti tijelo u ravnotežni položaj. Upravo tako djeluje opruga u sustavu koji smo razmatrali (vidi sl. 3.3): kada se kuglica pomiče i lijevo i desno, elastična sila je usmjerena prema ravnotežnom položaju. Drugo, trenje u sustavu mora biti dovoljno malo. Inače će oscilacije brzo nestati. Ne prigušene oscilacije moguće samo u odsutnosti trenja.
1. Koje se vibracije nazivaju slobodnima!
2. Pod kojim uvjetima u sustavu nastaju slobodne vibracije!
3. Koja se kolebanja nazivaju prisilnim! Navedite primjere prisilnih oscilacija.
Gustoća energije elektromagnetsko polje može se izraziti u vrijednostima električnog i magnetskog polja. U SI sustavu:
· 18 pitanje: Oscilatorno gibanje. Uvjeti za pojavu oscilacija.
Oscilatorno kretanje je kretanje koje se točno ili približno ponavlja u pravilnim intervalima. Posebno se izdvaja doktrina oscilatornog gibanja u fizici. To je zbog sličnosti zakona oscilatornog gibanja različite prirode i metoda njegovog proučavanja.
Mehanički, akustični, elektromagnetske oscilacije a valovi se promatraju s jedinstvene točke gledišta.
oscilatorno gibanje zajednički svim prirodnim pojavama. Ritmički ponavljajući procesi, na primjer, otkucaji srca, neprestano se događaju unutar svakog živog organizma.
Oscilatorni sustav
Oscilatorni sustav, bez obzira na njegov fizička priroda naziva se oscilator. Primjer oscilatornog sustava je oscilirajući teret obješen na oprugu ili nit.
Puni zamah jedan dovršeni ciklus oscilatorno gibanje, nakon čega se ponavlja istim redoslijedom.
Na primjer, njihalo, kuglica na niti i sl. čine oscilatorna gibanja.
Slobodne vibracije. Oscilatorni sustavi.
Obrazloženje.
Maknimo loptu koja visi na niti i pustimo je. Lopta će početi oscilirati lijevo-desno. Ovo je besplatna vibracija.
Obrazloženje:
U našem primjeru kuglica, nit i naprava na koju je nit pričvršćena zajedno čine oscilirajući sustav.
Amplituda, period, frekvencija oscilacija.
Obrazloženje:
Kuglica na žici dosegne određenu granicu osciliranja, a zatim se počne kretati u suprotnom smjeru. Udaljenost od položaja ravnoteže (mirovanja) do ovog krajnja točka a naziva se amplituda.
Period titranja obično se mjeri u sekundama.
Označava se slovom T.
Jedinica frekvencije je jedan titraj u sekundi. Naziv ove jedinice je herc (Hz).
Frekvencija osciliranja označava se slovom ν ("nu").
Obrazloženje:
Ako kuglica titra dva puta u jednoj sekundi, tada je frekvencija njezinih titraja 2 Hz. Odnosno, ν = 2Hz.
Obrazloženje:
U našem primjeru lopta napravi dva titraja u jednoj sekundi. Ovo je njegova frekvencija osciliranja. Sredstva:
1
T \u003d - \u003d 0,5 s.
2Hz
Vrste vibracija.
Oscilacije su harmonijske, prigušene, prisilne.
Uvjet za nastanak slobodnih harmonijske vibracije: Za pojavu slobodnih vibracija potrebna su dva uvjeta: kada se tijelo pomakne iz ravnotežnog položaja, u sustavu mora nastati sila usmjerena na ravnotežni položaj, a trenje mora biti dovoljno malo.
1. početna opskrba energijom u sustavu (npr. potencijalna ili kinetička)
2. sustav mora biti prepušten sam sebi, izoliran, tj. ne d.b. vanjski utjecaji (uključujući trenje, itd.)
3. nisam siguran treba li energiju pretvoriti iz jedne vrste u drugu
ovi uvjeti vrijede za svaki oscilatorni sustav, od njihala do titrajnog kruga
Prvo: prisutnost sile koja se periodički mijenja, uvijek usmjerena prema ravnotežnom položaju. Drugo: sila otpora okoline teži nuli.
| Fluktuacije su procesi (promjene stanja) koji imaju jednu ili drugu ponovljivost u vremenu. Mehaničke vibracije- pokreti koji se ponavljaju točno ili približno u vremenu. fluktuacije nazvao časopis, ako se vrijednosti fizikalnih veličina koje se mijenjaju u procesu oscilacija ponavljaju u pravilnim intervalima. (Inače se oscilacije nazivaju aperiodične). | |
| Primjeri oscilacija prikazanih na slikama: njihanje matematičkog njihala, njihanje tekućine u cijevi u obliku slova U, njihanje tijela pod djelovanjem opruga, njihanje nategnute niti. Uvjeti za pojavu mehaničkih vibracija 1. Barem jedna sila mora ovisiti o koordinatama. 2. Kada se tijelo ukloni iz položaja stabilne ravnoteže, nastaje rezultanta usmjerena prema položaju ravnoteže. S energetskog stajališta to znači da nastaju uvjeti za stalni prijelaz kinetičke energije u potencijalnu i obrnuto. 3. Sile trenja u sustavu su male. | |
| Da bi došlo do oscilacije, tijelo se mora pomaknuti iz ravnotežnog položaja prenošenjem ili kinetičke energije (udarac, potisak) ili potencijalne energije (otklon tijela). Primjeri oscilatornih sustava: 1. Nit, teret, Zemlja. 2. Opruga, opterećenje. 3. Tekućina u U-cijevi, Zemlja. 4. Niz. | |
| Slobodne oscilacije su oscilacije koje nastaju u sustavu pod djelovanjem unutarnjih sila nakon što je sustav izbačen iz položaja stabilne ravnoteže. NA stvaran život sve slobodne vibracije su blijedeći(tj. njihov amplituda, raspon, smanjuje se tijekom vremena). Prisilne vibracije su vibracije koje nastaju pod djelovanjem vanjske periodične sile. | |
| Karakteristike oscilatornog procesa. jedan. Pomak x- odstupanje oscilirajuće točke od ravnotežnog položaja u danom trenutku (m). 2. Amplituda x m- najveći pomak od ravnotežnog položaja (m). Ako su oscilacije neprigušene, onda je amplituda konstantna. | |
| 3. Razdoblje T je vrijeme potrebno za jednu potpunu oscilaciju. Izraženo u sekundama (s). Za vrijeme jednako jednoj periodi (jednom potpunom titraju) tijelo napravi pomak jednak __ i prijeđe put jednak ____. | |
| 4. Frekvencija n je broj potpunih oscilacija u jedinici vremena. U SI se mjeri u hercima (Hz). Frekvencija titranja jednaka je jednom hercu ako se dogodi 1 potpuni titraj u 1 sekundi. 1 Hz= 1 s -1 . | |
| 5. Ciklička (kružna) frekvencija w periodičkih oscilacija tzv. broj potpunih oscilacija koje se dogode u 2p jedinicama vremena (sekundama).Mjerna jedinica je s -1. | |
| 6. Faza oscilacije-j- fizička količina, koji definira pomak x u danom trenutku. Mjereno u radijanima (rad). Naziva se faza titranja u početnom trenutku (t=0). početna faza (j 0). |
OK-1 Mehaničke vibracije
Mehaničke vibracije su kretanja koja se točno ili približno ponavljaju u određenim vremenskim intervalima.
Prisilne vibracije su vibracije koje nastaju pod djelovanjem vanjske sile koja se povremeno mijenja.
Slobodne vibracije su vibracije koje nastaju u sustavu pod djelovanjem unutarnjih sila nakon što je sustav izbačen iz položaja stabilne ravnoteže.
Oscilatorni sustavi
Uvjeti za pojavu mehaničkih vibracija
1. Prisutnost položaja stabilne ravnoteže u kojem je rezultanta jednaka nuli.
2. Najmanje jedna sila mora ovisiti o koordinatama.
3. Prisutnost viška energije u materijalnoj točki koja oscilira.
4. Ako je tijelo izbačeno iz ravnoteže, tada rezultanta nije jednaka nuli.
5. Sile trenja u sustavu su male.
Pretvorba energije pri oscilatornom gibanju
U nestabilnoj ravnoteži imamo: E p → E do → E p → E do → E P.
Za puni zamah 
.
Zakon održanja energije je ispunjen.
Parametri oscilatornog gibanja
1
.
Pristranost x- odstupanje oscilirajuće točke od ravnotežnog položaja u određenom trenutku.
2. Amplituda x 0 - najveći pomak od ravnotežnog položaja.
3. Razdoblje T je vrijeme jednog potpunog titraja. Izraženo u sekundama (s).
4. Frekvencija ν je broj potpunih oscilacija u jedinici vremena. Izražava se u hercima (Hz).
,
;
.
Slobodni titraji matematičkog njihala
Matematičko njihalo – model – je materijalna točka obješena na neproteznu bestežinsku nit.
Snimanje gibanja oscilirajuće točke u ovisnosti o vremenu.
NA 
izbaciti visak iz ravnoteže. Rezultanta (tangencijalna) F t = - mg grijeh α
, tj. F m je projekcija sile teže na tangentu na putanju tijela. Prema drugom zakonu dinamike ma t = F t. Budući da je kut α
onda vrlo mala ma t = - mg grijeh α
.
Odavde a t = g grijeh α ,grijeh α =α =s/L,
.
Posljedično, a~s prema ravnoteži.
Ubrzanje a materijalne točke matematičkog njihala proporcionalno je pomakus.
Na ovaj način, jednadžba gibanja opruge i matematičkog njihala imaju isti oblik: a ~ x.
Period oscilacije
Opružno njihalo
Uzmimo da je vlastita frekvencija titranja tijela pričvršćenog na oprugu 
.
Period slobodnih oscilacija 
.
Ciklička frekvencija ω = 2πν .
Posljedično, 
.
Dobivamo 
, gdje 
.
Matematičko njihalo
IZ 
vlastita frekvencija matematičkog njihala 
.
Ciklička frekvencija 
,
.
Posljedično, 
.
Zakoni titranja matematičkog njihala
1. Kod male amplitude titranja period titranja ne ovisi o masi njihala i amplitudi titraja.
2. Period titranja izravno je proporcionalan kvadratnom korijenu duljine njihala i obrnuto proporcionalan kvadratnom korijenu akceleracije slobodnog pada.
Harmonijske vibracije
P 
najjednostavniji tip periodičkih oscilacija, kod kojih se događaju periodične promjene u vremenu fizikalnih veličina prema sinusnom ili kosinusnom zakonu, nazivaju se harmonijskim oscilacijama:
x=x 0 grijehu ωt ili x=x 0 cos( ωt+ φ 0),
gdje x- kompenzacija u bilo kojem trenutku; x 0 - amplituda oscilacija;
ωt+ φ 0 - faza oscilacije; φ 0 - početna faza.
Jednadžba x=x 0 cos( ωt+ φ 0), koji opisuje harmonijske oscilacije, rješenje je diferencijalne jednadžbe x" +ω 2 x= 0.
Dvaput diferencirajući ovu jednadžbu, dobivamo:
x" = −ω 0 grijeha( ωt+ φ 0),x" = −ω 2 x 0 cos( ωt+ φ 0),ω 2 x 0 cos( ωt+ φ 0) −ω 2 x 0 cos( ωt+ φ 0).
Ako se bilo koji proces može opisati jednadžbom x"
+ω
2 x= 0, tada dolazi do harmonijskog titranja s cikličkom frekvencijom ω
i točka 
.
Na ovaj način, kod harmonijskih oscilacija mijenjaju se i brzina i akceleracija po sinusnom ili kosinusnom zakonu.
Dakle, za brzinu v x =x" = (x 0 cos ωt)" =x 0 (cos ωt)" , tj. v= − ωx 0 grijehu ωt,
ili v= ωx 0 cos( ωt+π /2) =v 0 cos( ωt+π /2), gdje je v 0 = x 0 ω - amplitudna vrijednost brzine. Ubrzanje se mijenja prema zakonu: a x=v " x =x" = −(ωx 0 grijehu ωt)" = −ωx 0 (grijeh ωt)" ,
oni. a= −ω 2 x 0 cos ωt=ω 2 x 0 cos( ωt+π ) =α 0 cos( ωt+π ), gdje α 0 =ω 2 x 0: - vrijednost amplitude ubrzanja.
Pretvorba energije tijekom harmonijskih vibracija
Ako se titraji tijela javljaju prema zakonu x 0 grijeha( ωt+ φ 0), zatim kinetička energija tijela je:
.
Potencijalna energija tijela je:
.
Jer k=mω 2, dakle 
.
Ravnotežni položaj tijela ( x= 0).
Ukupna mehanička energija sustava je: 
.
OK-3 Kinematika harmonijskih oscilacija
Faza oscilacije φ - fizikalna veličina koja stoji pod predznakom sin ili cos i određuje stanje sustava u svakom trenutku prema jednadžbi x=x 0 cos φ .
Pomak x tijela u bilo kojem trenutku
x
=x 0 cos( ωt+
φ
0), gdje x 0 - amplituda; φ
0 - početna faza oscilacija u početnom trenutku vremena ( t= 0), određuje položaj oscilirajuće točke u početnom trenutku vremena.
Brzina i akceleracija kod harmonijskih oscilacija
E 
Ako tijelo izvodi harmonijske oscilacije prema zakonu x=x 0 cos ωt
duž osi Oh, zatim brzina tijela v x definiran je izrazom 
.
Točnije, brzina tijela je derivacija koordinate x s vremenom t:
v 
x =x"
(t)
= −xω grijeh ω
=x 0 ω
0 ω
cos( ωt+π
/2).
Projekcija ubrzanja: a x=v " x (t) = −x 0 ω cos ωt=x 0 ω 2 cos( ωt+π ),
v max = ωx 0 ,a max= ω 2 x.
Ako a φ 0 x= 0, tada φ 0 v = π /2,φ 0 a =π .
Rezonancija
R
Uzlazni x 0 pri rezonanciji, to je veće što je manje trenje u sustavu. Krivulje 1 ,2 ,3 odgovaraju slabom, jakom kritičnom prigušenju: F tr3 > F tr2 > F tr1.
Pri malom trenju, rezonancija je oštra, a pri velikom trenju tupa. Amplituda pri rezonanciji je: 
, gdje F max - vrijednost amplitude vanjske sile; μ
- koeficijent trenja.
Korištenje rezonancije
Ljuljačka ljuljačka.
Strojevi za zbijanje betona.
Brojači frekvencija.
Borbena rezonancija
Rezonancija se može smanjiti povećanjem sile trenja ili
Na mostovima se vlakovi kreću određenom brzinom.
"Fizičko i matematičko njihalo" - Uobičajeno je razlikovati: Prezentacija na temu: "Visak". Matematičko njihalo. Izradila Yunchenko Tatyana. Matematičko njihalo je fizičko njihalo. Njihalo.
"Zvučna rezonancija" - Isto se događa s dvije identično ugođene žice. Povlačenjem gudala po jednoj struni izazvat ćemo vibracije na drugoj. Kada jedna viljuška za ugađanje vibrira, može se primijetiti da će se druga vilica za ugađanje oglasiti sama. Koncept. Pripremila: Velikaya Julia Provjerila: Sergeeva Elena Evgenievna MOU "Srednja škola br. 36" 2011.
"Oscilacijsko kretanje" - Krajnji lijevi položaj. Swing. Primjeri oscilatornih gibanja. Uvjeti za pojavu oscilacija. pomak amplitude. V=max a=0 m/s?. Igla za šivaći stroj. oscilatorno kretanje. Položaj ravnoteže. Grane drveta. V=0 m/s a=maks. Krajnje desna pozicija. Vagon opruge. Klatno sata. Značajka oscilatornog kretanja.
"Lekcija mehaničkih oscilacija" - Vrste njihala. u položaj ravnoteže. Slobodne vibracije. G. Klin, Moskovska regija 2012. Primjer: njihalo. Vrste oscilatornih sustava 3. Glavna svojstva oscilatornih sustava 4. Slobodne vibracije. Prezentacija za lekciju iz fizike. Izvršila: učiteljica fizike Lyudmila Antonievna Demashova. 6. Oscilatorni sustav – sustav tijela sposobnih za oscilatorna gibanja.
"Oscilacije njihala" - kosinus. "Svijet u kojem živimo iznenađujuće je sklon fluktuacijama" R. Bishop. Vrste vibracija. Glavne karakteristike oscilatornog procesa (gibanja). Testovi o matematičkom i opružnom njihalu. 7. Uteg obješen na oprugu izbačen je iz ravnoteže i otpušten. Mjerna jedinica (sekunda s).
"Fizika mehaničkih vibracija" - Razgovarajmo o vibracijama ... Parametri mehaničkih vibracija. Pokazuje najveći pomak tijela iz ravnotežnog položaja. Oscilatorni sustavi. “U dvorcu je bio veseli bal, svirači su pjevali. Razdoblje. Video zadatak. Bazhina G.G. - učitelj fizike, MOU "GYMNASIYA br. 11", Krasnoyarsk. Povjetarac u vrtu ljuljao je Svjetlosnu ljuljačku” Konstantin Balmont.
U temi je ukupno 14 prezentacija
Opće informacije
Generator je uređaj koji pretvara energiju istosmjerne struje u energiju električnih oscilacija stalnog oblika i frekvencije.
Prema obliku generiranih oscilacija, generatori se mogu uvjetno podijeliti na generatore harmonijskih (sinusoidnih) oscilacija i generatore relaksacijskih oscilacija.
Električne oscilacije koje stvara idealni harmonijski oscilator imaju jednu spektralnu komponentu. Izlazni signal realnih generatora harmonijskih oscilacija, uz osnovni harmonik, sadrži i niz harmonika manjih amplituda. Postojanje ovih harmonika povezano je kako s činjenicom da stvarno titranje ima početak, tako i s činjenicom da generatori u svom sastavu sadrže nelinearne elemente.
Relaksacijske oscilacije vrlo su različite po obliku od harmonijskih, njihov spektar sadrži brojne harmonijske komponente s usporedivim amplitudama. Primjer relaksacijskih oscilacija mogu biti nizovi impulsa različitih oblika.
Harmonijske oscilacije mogu se dobiti samo u generatorima, koji uključuju oscilatorna kola. Relaksacijske oscilacije mogu se odvijati u generatorima s titrajnim krugovima i bez njih.
Slično kao i pojačala, generatori harmonijskih oscilacija se prema frekvencijskom području dijele na niskofrekventne generatore i visokofrekventne generatore.
Postoje i generatori s neovisnom (vanjskom) uzbudom i samouzbudom. Prvi ne mogu proizvesti oscilacije bez primjene vanjskog signala na njih. Za generator sa samouzbudom nije potreban izvor ulaznog signala; oscilacije u njima nastaju automatski kada su spojeni na izvor napajanja. Samopobuđeni oscilatori se obično nazivaju samooscilatori.
Ubuduće će pojam "generator" označavati autooscilator.
Uvjeti za pojavu vibracija
generator frekvencijski sklop rezonantan
Svaki autooscilator harmonijskih oscilacija sastoji se od napajanje, pasivni titrajni krug, u kojem se oscilacije pobuđuju i održavaju, i aktivni element, koji kontrolira proces pretvaranja energije izvora energije u energiju generiranih oscilacija.
Kao aktivni element mogu se koristiti elektroničke cijevi, tranzistori, operacijska pojačala, tunelske diode i drugi uređaji; kao oscilatorni krugovi kao krugovi sa vibracijska svojstva(oscilatorni krug), te krugovi koji nemaju ta svojstva (npr. RC krugovi, titrajni krug s faktorom kvalitete manjim od 1). Bitno je da se ovi krugovi moraju opisati diferencijalna jednadžba drugi red ili viši.
Navedena struktura oscilatora je uvjetna, pogodna za pojašnjavanje općih principa generiranja. Često je teško odvojiti krug u kojem se pobuđuju oscilacije i aktivni element.
Uvjete potrebne za pojavu oscilacija u generatoru objasnit ćemo na sljedećem primjeru.
Kao što je poznato, kada se dio energije uvede u oscilatorni krug, u njemu se javljaju prigušene oscilacije sinusoidnog oblika s frekvencijom jednakom rezonantnoj frekvenciji kruga. Prigušenje oscilacija nastaje zbog prisutnosti aktivnih gubitaka u stvarnom oscilatornom krugu. Kako se ove oscilacije ne bi prigušile, potrebno je kompenzirati te gubitke. Ovo je ekvivalentno otporu gubitka stvarnog kruga ( R) dodaje se negativni otpor (- R), odnosno uvode se "negativni gubici". Učinak uvođenja negativnog otpora u krug nastaje zbog pojačavajućih svojstava aktivnog elektronički elementi kroz pozitivno Povratne informacije.
Ako je vrijednost negativnog otpora veća od otpora gubitka, tada će amplituda oscilacija u krugu neograničeno rasti s vremenom. Uspostavljanje konstantne amplitude osciliranja moguće je samo u slučaju kada je vrijednost negativnog otpora jednaka otporu gubitka. Posljednji uvjet je prilično teško ispuniti, stoga generator mora uključivati element koji postavlja oscilacije na zadanu razinu. Aktivni element često djeluje kao takav element.
Za pobudu oscilacija potrebno je imati "početni" signal, a to mogu biti ili naponski (strujni) udari u trenutku uključivanja izvora napajanja ili fluktuacijski naponi (struje) uslijed toplinskih ili drugih procesa u elektroničkim sklopovima.
Ako negativni otpor definiramo kao svojstvo elementa, struja kroz koju opada s povećanjem pada napona na njemu, tada se taj otpor može zamisliti kao padajući dio strujno-naponske karakteristike elementa. Na sl. jedan, a dana je strujno-naponska karakteristika tunelske diode iz koje je vidljivo da u određenom području napona postoji dionica s negativnim diferencijalnim otporom (otpor izmjeničnoj struji).
Pojednostavljeni shematski dijagram generatora tunelske diode prikazan je na sl. jedan, .b. Položaj radne točke ALI odabire se na padajućem dijelu strujno-naponske karakteristike. Prosječni nagib radne dionice karakteristike treba osigurati punu kompenzaciju gubitaka u aktivnom otporu R kruga i u otporu opterećenja R 1.
Budući da je područje strujno-naponske karakteristike s negativnim otporom ograničeno i izvan njegovih granica tunelska dioda se ponaša kao dioda s pozitivnim otporom, amplituda oscilacija se postavlja na razinu koja odgovara promjeni napona i struja u tom području. Oblik oscilacija u općem slučaju razlikuje se od sinusoidnog i to manje što je kvalitetnost titrajnog kruga veća.
Generatori s tunelskom diodom mogu raditi na frekvencijama do nekoliko desetaka gigaherca. Obično se koriste u pojasu od 100 MHz do 10 GHz. Snaga takvih generatora je mala: 10-6 W 10-3 W.
Riža. jedan. Volt - strujna karakteristika tunelske diode ( a) i dijagram strujnog kruga generatora tunelske diode ( b)
Negativan otpor također se može dobiti u pojačalu s pozitivnom povratnom spregom. Dakle, u pojačalu pokrivenom na frekvenciji w0 pozitivnom povratnom spregom napona, ukupna izlazna impedancija
gdje je izlazna impedancija pojačala bez povratne veze,
Njegovo pojačanje na frekvenciji u 0,
Prijenosni koeficijent kruga povratne veze na frekvenciji w 0 .
Kao što se može vidjeti iz gornje formule, izlazna impedancija pojačala kada se u njega uvede pozitivna naponska povratna sprega opada, au slučaju postaje negativna.
Ova metoda dobivanja negativnog otpora trenutno se najviše koristi u konstrukciji autooscilatora s vanjskom povratnom spregom.
Imajte na umu da tunelska dioda također ima pozitivnu povratnu spregu, koja je unutarnja (implicitna) i dovodi do negativnog nagiba strujno-naponske karakteristike.
Koncepti pozitivne povratne sprege i negativnog otpora u biti su dva oblika opisa istog fizičkog procesa povezanog s dodavanjem energije sustavu kako bi se nadoknadio njezin gubitak zbog prisutnosti aktivnih gubitaka.
