GERİ BESLEME VE OSİLATÖRLER-3
Pozitif gerili devreler olmasaydı ne olurdu? Belki de hayat daha iyi olup negatif beslemeye de gerek kalmazdı diyebilirsiniz. Haksız da sayılmazsınız. Sosyal hayatımızı karartan TV ve radyo olmazdı. Hep komşularımızla görüşür yerel sanatçıların türkülerini "canlı" olarak dinlerdik. Cep telefonu da olmazdı olur olmaz yerde çalmazdı. Elektronik saatler polifonik sirenler.... haberleşme olmazdı. Gerçekten rahat eder miydik acaba??? Şimdi reklamları bitirip Osilatör konusuna girelim. Bilmeyen arkadaşlar şimdi " pozitif geri beslemeden bahsediyordu osilatör dedişaşırdı herhalde " derler. Tek cümle ile cevap veriyorum. Osilatörler pozitif geri besleme ile çalışır.

Osilatörler
Osilatör ayarlandığı frekansta yada sabit bir frekansta sürekli çıkış veren devrelere denir. Türkçe karşılığı "salıngaç" olup isteyen bu şekilde de kullanmaktadır. Pek çok türü vardır. Bu türler yapılarına göre ve ürettikleri çıkış dalga şekillerine göre isimlendirilir. Örneğin Hartley Colpitts gibi sinüs dalga osilatörleri yada kare dalga osilatörü üçgen dalga osilatörü yada RC osilatör Wien Bridge "Viyana köprüsü de denir". Ben Viyana ya gidip bu köprüyü aradım ama bulamadım. Hatta şeklini taksi şoförüne gösterip sordum adam ters ters baktı.
Negatif geri beslemede çıkıştaki sinyalin bir kısmını "ters" çevirip tekrar yükseltecin girişine bağlıyorduk. Sonuçta daha az çıkış seviyesi ama daha az gürültü ve daha fazla band genişliği elde ediyorduk. Pozitif geri beslemede ise çıkışın bir kısmın bu kez girişle aynı fazda yani girişteki sinyali destekleyecek yönde veriyoruz. Bu şekildeki bir devrenin çıkışından sürekli bir gürültü elde ederiz. Yani çıkışta her türlü sinyal vardır. Eğer bir osilatör yapmak istersek devrenin çıkışına bir "rezonans devresi" koyup bu sinyallerden bir tanesi dışarı alır diğerlerini yok ederiz. Elde ettiğimiz bu tek frekansın bir kısmını pozitif geri besleme olarak yükseltecin girişine bağladığımızda bir osilatör elde ederiz. Devrede kullandığımız rezonans devresi bir bobin ve bir kondansatörden (LC) oluşmaktadır. Bu tür osilatörlere LC osilatör denir. LC osilatörlerin de türleri vardır. Şimdi bunların çok kullanılanların tek tek inceleyeceğiz. Burada bir açıklama yapayım. Yazımın bu bölümünde dünyada kullanılan tüm osilatör devrelerini değil bence sık kullanılanları inceleyeceğiz. Aşağıda en çok kullanılan üç osilatörün özelliklerini gösteren şekil görülmektedir.
Yukarıdaki şekillerden de anlaşılacağı gibi Colpitts osilatör geri beslemesini kapasitif bir gerilim bölücüden almaktadır. Hartley osilatör geri beslemesini endüktif bir gerilim bölücüden almaktadır. Amstrong osilatör ise geri beslemesini ana sarım üzerine sarılmış birkaç turluk başka bir sarımdan almaktadır. Amstrong osilatörde ki bu yapı aslında bir trafodur.
Colpitts Osilatör
Aşağıdaki şekilde transistörlü bir Colpitts osilatör devresi görülmektedir.
Önce formüller; Devrenin rezonans frekansını "yada salınım frekansını yada salınım sıklığını" bulmak için C1 ve C2 kondansatörlerinin toplamını yazalım.

Bildiğin gibi her iletkenin bir iç direnci dolaysıyla her bobininde bir iç direnci vardır. Bobinin tel çapı kalınlaştıkça direnci düşer. Bu direnç ne kadar az olursa yani tel çapı ne kadar kalınlaşırsa bobini "quality factor" denilen Q faktörü artar. Tel çapı azaldıkça da Q faktörü azalır. Q faktörü rezonans frekansını azda olsa etkilemektedir. Ayrıca yüksek Q faktörlü rezonans devreleri daha dar bandlı düşük Q faktörlü rezonans devreleri de daha geniş bandlı olur. Şimdi Q faktörünü de göz önüne alarak devrenin rezonans frekanslarını yazalım.
Q faktörü 10 yada daha büyükse;

Q faktörü 10 dan küçükse;

olmaktadır. Hesaplama kolaylığı bakımından eğer yüksek yada çok yüksek frekans osilatörü yapacaksak bobinin sarım sayısı zaten az olacağı için yani iç direnci az olacağı için Q faktörü 10 dan büyük düşünülür. Ama düşük frekans osilatörü yapacaksak yani kullanılan bobin bir kaç yüz tur gibi yada daha fazla ise o zaman bobinin Q faktörü önem kazanmaktadır.
Gelelim devrenin çalışmasına;
Bu devrede C1 C2 den daha az değerdedir. Cc kondansatörü devre rezonans frekansını etkilemeyecek kadar büyük ve sadece transistörün DC gerilim değerinin kısa devre olmasını engellemek için kullanılmıştır. CB kondansatörü transistörün beyzini toprak seviyesinde tutarak (Bakımızbeyzi topraklı yükselteçler) devrenin AC kazancını yükseltmek için kullanılmıştır. Devreye ilk gerilim verildiğinde sıfırdan bir anda akmaya başlayan Ic akımı kollektör ile toprak arasında bir voltaj oluşturur.
Ani yükselen bu gerilime Cc kondansatörü kısa devre etkisi göstererek bu voltajın olduğu gibi LC devresi üzerine uygulanmasını sağlar. LC üzerine uygulanan bu voltaj şekil olarak yaklaşık basamak biçimindedir. Devredeki bobin üzerine bu şekildeki voltaj uygulandığı zaman üzerinden geçen akımın oluşturduğu elektro manyetik alanın yarattığı ters elektromotor kuvvet ile fazlaca bir akım akmasına izin vermez ve kondansatörler toprağa göre pozitif biçimde şarj olur. Bu anda bobin üzerinde de bir manyetik alan oluşmuştur. (Bir iletken üzerinden geçen akım o iletken üzerinde bir manyetik alan oluşturur. Bakınız ilk öğretim fen bilgisi kitabı) . Toprağa göre pozitif biçimde şarj olan C2 üzerindeki voltaj geri besleme olarak transistörün emitörüne bağlanmıştır. C2 üzerinde oluşan pozitif voltaj emitör voltajını pozitif yönde yükselterek transistörden geçen akımı azaltmaya başlar ve hatta durudur. Bu anda bobin üzerinde biriken elektromanyetik alanın yarattığı ters gerilim (bobinin üst ucu eksi alt ucu artı olur) kondansatör üzerinden boşalmaya başlar. Bu ters gerilim C1 ve C2 kondansatörlerini bu kez de ters yönde şarj eder. Yani C2 üzerinde toprağa göre negatif gerilim oluşur. Oluşan bu gerilim transistörün emitör ucunu negatif yapacağı için transistörden geçen akım yeniden yükselmeye başlar. Artan Ic akım C2 üzerindeki negatif gerilim tarafından da desteklenir (pozitif geri besleme). Bu durum bobin üzerindeki gerilim boşalıncaya kadar devam eder. Bu sırada da Transistör iyice satüre olmuştur ve kollektör gerilimi iyice azalmıştır.. C1 üzerindeki voltaj da R2 üzerinden boşalmıştır. C1 üzerindeki voltaj henüz durmaktadır ve üst ucu negatif olduğu için aşağıdan yukarı doğru ayni RE C2 ve L üzerinden boşalmaya başlar. RE direncinin üst ucundan giren akım emitörü pozitife çeker ve transistör satürasyondan çıkarak üzerinden geçen akımı azaltır. Bunun sonucu olarak kollektör gerilimi yükselmeye başlar. Yükselen kollektör gerilimi paragrafın başındaki duruma dönülmesine yol açar. Yani bobinin üst ucu yeniden pozitif olmaya C2 nin üst ucu yeniden pozitif olmaya başlar. Bu durumda emitör C2 üzerindeki pozitif yönde yükselen gerilimden dolayı pozitife kayacağı için transistör üzerinden geçen akım durma noktasına gelir. Bu anda da bobin üzerinde yeniden elektromanyetik alan en üst seviyesine gelmiştir.
Bu olaylar devrenin gerilimi kesilene kadar kararlı bir şekilde devam edecektir. Devrede kullandığımız LC elemanlarından dolayı üretilen dalganın şekli bir sinüstür. Çıkış transistörün kollektöründen bir kondansatör yardımı ile alınabileceği gibi bobin üzerine sarılan birkaç turluk ilave bobin ile de olabilir.
Colpitts osilatörlere başka şekillerde de rastlayabilirsiniz. Esas olan rezonans devresinin iki kondansatör ve bir bobinden oluşmasıdır. Geri besleme mutlaka kondansatörlerin ortak uçlarından da yapılmayabilir. Önemli olan yükseltece pozitif geri besleme sağlayacak şekilde bağlanmalarıdır.
Aşağıda bu duruma örnek olarak FET transistör ile yapılmış bir osilatör devresi vardır.