خانه / دنیای اطراف ما / تکنولوژی / نوسان ساز یا اسیلاتور (Oscillator) چیست ؟

نوسان ساز یا اسیلاتور (Oscillator) چیست ؟

نوسان ساز یا اسیلاتور (Oscillator) یک دستگاه مکانیکی یا مدار الکترونیکی است که بر پایه قوانین نوسان طراحی شده و عمل می کند. برق موجود در سیم کشی ساختمان ، کامپیوتر ها ، ساعت های رومیزی و ساعت های مچی ، رادیو ها ، تلویزیون ، دستگاه های فلز یاب ، گوشی های تلفن همراه ، گجت های تکنولوژی ، CPU ها ، حافظه ها و تقریبا هر دستگاه الکترونیکی که در اطرافتان می بینید، از یک نوسان ساز یا اسیلاتور استفاده می کند.

نوسان به چه معناست؟

بهتر است اول بدانیم نوسان چیست ؟ نوسان کردن (Oscillation) ، در کل به معنای تغییر حالت بین دو یا چند حالت مشخص است . اگر کلی بنگریم ، می توانیم بگوییم مفهوم “نوسان” در همه چیز اتفاق می افتد، از فرآیند تصمیم گیری یک انسان در یک موضوع بگیرید تا پاندول ساعت !

در مفاهیم علمی و تکنولوژی ، دستگاهی که نوسان تولید می کند را نوسان ساز می گویند. این دستگاه ها ، معمولا به شکلی متناوب و نامحدود در حال نوسان کردن هستند. از دید علمی نوسان کردن به معنای تغییرات در انرژی است . برای مثال یک پاندول ساعت و انرژی جنبشی آن را در نظر بگیرید . این پاندول در وسط راه بیشترین انرژی جنبشی را دارد و در دو نقطه بالایی نوسانش انرژی جنبشی ندارد (همه انرژی است به انرژی پتانسیل تبدیل شده است)

نوسان یک پاندول در واقع چیزی نیست جز تبدیل متناوب انرژی جنبشی به پتانسیل و بر عکس
نوسان یک پاندول در واقع چیزی نیست جز تبدیل متناوب انرژی جنبشی به پتانسیل و بر عکس

دستگاه هایی که برای نشان دادن این نوسان ها تولید شده اند دو دسته اسیلوگراف ها (برای نوسان های مکانیکی) و اسیلوسکوپ ها (برای نوسانات جریان الکتریکی) هستند. (در ساختنی می توانید روش ساخت اسیلوسکوپ با گوشی هوشمند را مشاهده کنید.)

در ساختنی بخوانید :  آموزش ساخت: منبع تغذیه قابل تنظیم بسازید

نوسان ساز یا اسیلاتور

بار دیگر به مثال پاندول ساعت فکر کنید کنید . پاندول ساده ترین نوسان ساز موجود است که به صورت مکانیکی کار می کند . اما نوسان سازی به یک پاندول ختم نمی شود. برای مثال دقیق ترین بازه زمانی که توانسته ایم تا به امروز اندازه بگیریم به وسیله ساعت های اتمی است .

این ساعت ها زمان را با توجه به نوسان های بین اتم ها محاسبه می کنند. حتما می پرسید چگونه ؟ یک اتم فرضی را در نظر بگیرید و فکر کنید این اتم در هر ثانیه 1 میلیون بار نوسان می کند. پس می توانیم بگوییم اگر بخواهیم یک ثانیه را اندازه گیری کنیم ، باید یک میلیون بار نوسان این اتم را یک ثانیه در نظر بگیریم و ساعتی بسازیم که با شمردن نوسان های این اتم ، در هر یک میلیون بار نوسان ، یک رقم به ثانیه شمار اضافه کند.

ساعت اتمی JILA که توانست رکورد دقت اندازه گیری زمان را بشکند. نوسان ساز این ساعت اتمی اتم های استرانسیوم بودند
ساعت اتمی JILA که توانست رکورد دقت اندازه گیری زمان را بشکند. نوسان ساز این ساعت اتمی اتم های استرانسیوم بودند

اسیلاتور هایی که به وسیله قوانین برق و الکترونیک ساخته می شوند می توانند سیگنال های الکتریکی را با فرکانس های مختلف تولید کنند. فرکانس همان تعداد نوسان در ثانیه است و با واحد هرتز (Hz) نمایش داده می شود. مثلا برای اتم فرضی ما ، فرکانس نوسان، یک میلیون هرتز یا یک مگاهرتز بود.

اسیلاتور های الکترونیکی کاربرد گسترده ای در دستگاه های الکترونیکی دارند . شاید اغراق نباشد اگر بگوییم نوسان ساز ها پر کاربرد ترین مدار های الکتریکی در دنیا هستند. رایانه ها ، گوشی های هوشمند و معمولی ، مودم های Wi-Fi ، فرستنده ها ، گیرنده ها ، تمام تجهیزات رادیویی از جمله بیسیم ها ، بلوتوث ، NFC ، USB ، تجهیزات شبکه ، GSM ، GPS و تجهیزات الکترونیکی موسیقی و به شکل خلاصه هر جایی که اسم فرکانس به گوشتان خورد، نیاز به یک نوسان دارند.

هر ساعت (Clock) یک نوع شمارنده (Counter) است، هر شمارنده ای هم اگر به شکل منظم بشمرد ، یک ساعت است !

فرکانسی که یک نوسان ساز با آن نوسان می کند ، اغلب به وسیله یک کریستال کواترز (Quartz) مشخص می شود. چرا این گونه است ؟ به دلیل خصوصیات طبیعی کواترز ! وقتی یک جریان الکتریکی مستقیم به یک کریستال کواترز متصل شود، این کریستال شروع به نوسان می کند !

در ساختنی بخوانید :  موزیک باکس (Music Box) با استفاده از آردوینو بسازید

این فرکانس به ضخامت و چگونگی برشش کریستال از سنگ معدنی اصلی بستگی دارد. برخی از اسیلاتور ها برای ساختن نوسانی با فرکانس مشخص، از سلف و مقاومت  برخی اوقات خازن ،استفاده می کنند. با این حال بهترین پایداری و ثبات در فرکانس نوسان، مربوط به کریستال های کوارتز طبیعی است .

تکنیک های نوسان سازی مختلفی مانند : سلفی-خازنی (RCL) ، مقاومت منفی ، ریلکسیشن اسیلاتور و … ابداع شده است که توضیح نحوه کار این نوسان ساز ها در سطح این مطلب نیست .

نوسان ساز ها ، قلب دنیای امروز

در یک رایانه ، یک نوسان ساز توسعه یافته و تخصصی به نام ساعت ، زمان نگه دار پردازنده مرکزی یا همان CPU است و در ساده ترین حالت ، پردازنده با هر نوسان ساعت یک دستور را اجرا می کند. برای همین است که فرکانس یا به قول بازاری ها سرعت همین ساعت به نام سرعت پردازنده معرفی می شود. جالب است بدانید این اسیلاتور ها هم با استفاده از ترانزیستور ها ساخته می شوند ( ارتباط ترانزیستور با کامپیوتر ) و یکی از پیشرفته ترین تکنولوژی های دنیای امروز ساخت همین اسیلاتور ها است که شرکت اینتل (Intel) سردمدار این شاخه از صنعت الکترونیک در جهان است .

یک نوسان ساز سلفی خازنی بر روی یک تراشه الکترونیکی . عکس به وسیله میکروسکوپ الکترونی گرفته شده است.
یک نوسان ساز سلفی خازنی بر روی یک تراشه الکترونیکی . عکس به وسیله میکروسکوپ الکترونی گرفته شده است.

پس اگر دفعه بعد می خواستید گوشی یا رایانه خریداری کنید،یادتان باشد که در قلب این دستگاه های پیچیده الکترونیکی نوسان سازی قرار دارد که با سرعت چندین میلیارد بار در ثانیه (چندین گیگاهرتز) نوسان سازی می کند.

منبع / با تغییر و توسعه از تیم ساختنی

خلاصه مطلب
نوسان ساز یا اسیلاتور چیست ؟
عنوان مطلب
نوسان ساز یا اسیلاتور چیست ؟
توضیح کوتاه
با خواندن این مقاله با مفاهیم نوسان آشنا خواهید شد و خواهید دانست که نوسان ساز یا اسیلاتور چیست
نویسنده

بیشتر بخوانید:

مدار مجتمع یا همان IC چگونه ساخته می شود؟... اگر به اطراف خود کمی موشکافانه نگاه کنید، متوجه خواهید شد که دنیای امروز ما را دستگاه های الکترونیکی فراوانی فراگرفته که حتی تصور زندگی بدون آن­ها برا...
با ممیستور ها یک قدم به ساختن مغز مصنوعی نزدیک تر شده ایم !... پژوهشگران موسسه فیزیک و تکنولوژی مسکو یک قدم به ساخت شبکه عصبی نزدیک شده اند که کارکرد مغز انسان را تقلید می کند ! هر کس که ساختنی را دنبال کند یا کمی...
اخبار علمی : ساخت سیم های دی ان ای (DNA) حامل جریان الکتریکی... دی ان ای (DNA) قدرتمندترین و پیچیده ترین دستگاه ذخیره اطلاعات در طبیعت و مولکولی است که قلب حیات همه موجودات زنده است. بنابراین جای تعجب نیست که دانشم...
رله (Relay) چیست و چگونه کار می کند ؟ اگر به بعضی از وسایل الکتریکی مانند سماور ، چای ساز،بخاری برقی، کولر گازی،پمپ آپ، آژیر و ... در هنگام روشن و خاموش شدن اتوماتیک دقت کرده باشید ، صدای ...

درباره مهرداد جمالی

مهرداد جمالی
مهرداد جمالی ، متولد 1367 ، دانش آموخته رشته لیسانس مهندسی مخابرات دانشگاه ملی زنجان و دانشجوی ارشد مدیریت صنعتی است. وی بنیان گذار اصلی پروژه ساختنی و یکی از مدیران ارشد وبسایت است.

پیشنهاد می کنیم

آموزش ساخت مدار رینگ اسیلاتور با تراشه ۵۵۵

تراشه ۵۵۵ به تنهایی و بدون اضافه کردن قطعات جانبی قابلیت تبدیل شدن به اسیلاتور …

پاسخ دهید