Tento polemický článek navazuje na poslední vidláky, protože ale nechci do jinak spíše vzdělávacího seriálu vnášet příliš ohnivé diskuse - píšu tento blog jaksi mimo.
V dávných dobách elektroniky se svět dělil na analogový a digitánlní - digitální svět to bylo ZX spectrum jedoucí na 3,5 MHz a další počítače - když už někde byla digitální frekvence 66 MHz - tak to byla tak závratná frekvence až redaktoři časopisu BYTE kdysi v roce 1993 psali, že pro nové Pentium na 66 MHz nebudou Číňani na Taiwanu ani umět vyrobit motherboard.
Analogový svět se dělil na Audio (do 20 KHz) a VF svět (v megahertzích). S tím bylo spojeno i jasné rozdělení "tvaru" signálu tedy digitální svět měl (snahu o) pravoúhlé pulsy a analogový svět měl (snahu o) sinusovky. Tím bylo dáno, že do digitální techniky patří RC oscilátory alias multivibrátory s pravoúhlým výstupem a do analogové techniky patří LC oscilátory se sinusovkou.
Pak se stala ta věc, že analogový svět - prakticky zanikl - pokud neuvažujeme o nějakém analogovém frontendu před AD převodníkem a analogovém "backendu" za DA převodníkem - tak analogová elektronika už neexistuje místo ní jsou digitální signálové procesory, spínané mixéry ze CMOS hradel, DDS alias direct digital synthesis - místo oscilátorů - a kde je prostor pro nějaký Colpitts nebo Clapp ? Spínané mixéry do toho vnesly opravdu zásadní změnu, protože k demodulování signálu na 100 MHZ dneska potřebujete hodiny 400 MHz (čtyřnásobek kvůli generování kvadraturního signálu) ale ne 400 MHz sinus, ale 400 MHz pravoúhlého signálu !!!.
Takže s LC oscilátory je ámen, protože už tolik nejsou potřeba, ale navíc i kdyby to byl zásadní prvek, na kterém stojí elektronika LC oscilátory se nevyrovnají multivibrátorům alias RC oscilátorům. Takže dejme si vzoreček pro frekvenci LC oscilátoru, který je známý Thompsonův vzorec
A teď vzoreček pro frekvenci RC oscilátoru.
Vidíte ten rozdíl ? Nebudeme teď ulpívat na nepodsatnostech jakože v jednom vzorečku je 2*PI a ve druhém záhadný koeficient K (který se mění podle hystereze oscilátoru) co je podstatné, že ladící prvky LC oscilátoru jsou pod odmocninou a u RC oscilátoru ne. Tedy pokud byste teoreticky měli ladící kondenzátor s poměrem největší a nejmenší kapacity 1: 10 tak u RC oscilátoru to znamená přeladitelnost 1: 10 zatímco u LC oscilátoru to je jenom odmocnina z 10 tedy 1: 3,16. Proto je celý internet plný článků akademiků o "ring oscillatorech" přeladitelných od 60 MHz do 6 GHz (zcela realistický rozsah).
Navíc u RC oscilátorů si můžete vybrat jestli budete regulovat C (varikapem) nebo R (pomocí proudových zdrojů) a to podle toho kde je výhodnější poměr užitečná / mrtvá kapacita, indukčnost, nebo odpor.
To je natolik zajímavé, že si to zaslouží podrobnější rozbor - tedy bězný užitečný odpor v RC oscilátorech jsou stovky ohmů až kiloohmy zatímco parazitní odpor jsou miliohmy - tedy poměr 1: 10 000 nejméně. U indukčnosti - běžně používané indukčnosti jsou stovky nanoHenry až mikroHenry - zatímco parazitní indukčnosti jsou jednotky nanoHenry - tedy poměr 1:1000. Zatímco kapacita - u Colpittsova oscilátoru - jsme rádi když poměr parazitní a užitečná kapacita je 1:10 ale při vysokých frekvencích to častěji bývá 1:3 až 1:1. To znamená, že daleko nejlepší je regulovat odpor, méně výhodné je regulovat indukčnost (kterou ale neumíme řídit elektronicky) a zdaleka nejhorší je - jako v LC oscilátorech - řídit kapacitu.
Tento nepoměr vede tak daleko, že moderní oscilátory typu "Ring oscilátorů" z CMOS hradel vlastně ani žádné kondenzátory nemají jako "C komponenta" RC oscilátoru jim slouží jen parazitní kapacity uvnitř čipu.
To vše vede k jedinému - LC oscilátory jsou špatně přeladitelné a díky parazitním parametrům - tedy hlavně kapacitě - jsou plné "černé magie" a navíc - ó hrůzo - obsahují cívku. JEště štěstí, že dneska už skoro každý signál si CMOS spínaný mixérem "zmixujeme" na nízkou frekvenci, kde jej digitalizujeme do procesoru a se zbytkem si musí poradit software. Signál pro mixér pak generujeme pomoci DPLL - digitálního fázového závěsu, postaveném na porovnávání frekvence vysoce přeladitelného RC oscilátoru a frekvenčního normálu s krystalem....
Smůla - opět se projevuje Kubáčovské "historie elektroniky je historií boje proti cívkám". Tímto jsem LC oscilátor definitivně probral a zavrhl a zbývá už jenom pravidelná a oblítená rada pro blondýny - máte už jarní outfit s "erotickým aspektem" ? Nemáte ? Myslíte že se chlap chytí jen tak na vaše "dobré srdce" ?
petr-kubac | 30. ledna 2014 v 11:17
Poslední dobou se tu zas objevuje odkaz na mixéry. Pročetl jsem si předchozí díly a moc chytrý z nich nejsem. Mohl by jste se k 4066 vrátit? Děkuji předem.