Кіріспе
Синусоидты шығыс сигналын жасайтын сызықтық электронды осциллятор схемалары күшейткіштен және жиілікті таңдаушы элементтен – сүзгіден тұрады. Жиілікті таңдау бөлігі ретінде RC желісін, яғни резисторлар мен конденсаторлардың комбинациясын пайдаланатын сызықтық осциллятор схемасы RC осцилляторы деп аталады.
Твин-Т термостат
Тағы бір жиі кездесетін конструкция – "Twin T" осцилляторы, себебі ол екі "T" RC тізбегін параллель жұмыс істетеді. Бір тізбек – R C R "T", ол төмен өткізгіш сүзгі ретінде жұмыс істейді. Екінші тізбек – C R C "T", ол жоғары өткізгіш сүзгі ретінде жұмыс істейді. Бұл тізбектер бірге күпір құрайды, ол қажетті тербеліс жиілігіне келтіріледі. "Twin T" фильтрінің C R C тармағындағы сигнал озық, ал R C R тармағындағы сигнал кешіктірілген, сондықтан олар жиілік үшін бір-бірін жоя алады; егер ол күшейткішке теріс кері байланыс ретінде қосылса және x>2 болса, күшейткіш осцилляторға айналады. (Ескерту: .)
Квадраттық осциллятор
Квадраттуралы осциллятор кері байланыс тізбегінде екі каскадталған операциялық күшейткіш интеграторын пайдаланады, біреуі сигналды инверттеуші кіріске немесе екі интегратор мен инверторды қолданады. Бұл схеманың артықшылығы – екі операциялық күшейткіштің синусоидты шығыстары 90° фазалық айырмашылыққа ие (квадраттурада). Бұл кейбір байланыс тізбектерінде пайдалы. Квадраттуралы осцилляторды синус және косинус шығыстарын квадратуралау, оларды қосу (Пифагордың тригонометриялық тегі), тұрақты шаманы алып тастау және осы айырманы инвертор айналасындағы тізбек күшейтуін реттейтін көбейтілгішке қолдану арқылы тұрақтандыруға болады. Мұндай тізбектер тұрақты кіріске дерлік жедел амплитудалық жауап береді және өте төмен бұрмалану деңгейіне ие.
Төмен бұрмалаулы осцилляторлар
Жоғарыда аталған Баркхаузен критерийі тербелістің амплитудасын анықтамайды. Тек сызықтық компоненттері бар тербеліш схемасы амплитудаға қатысты тұрақсыз. Егер контурдың күшейту коэффициенті дәл бірге тең болса, синустық толқынның амплитудасы тұрақты болады, бірақ компоненттердің шамасының өзгеруінен күшейту коэффициентінің тіпті ең кішкентай да өсуі амплитуданың шексіз экспоненциалды өсуіне алып келеді. Сол сияқты, ең кішкентай төмендеу синустық толқынның нөлге дейін экспоненциалды түрде өлуіне себеп болады. Сондықтан, барлық практикалық тербелістер кері байланыс контурындағы сызықтық емес компонентке ие болуы керек, ол амплитуданың өсуімен күшейту коэффициентін азайтады, бұл контурдың күшейту коэффициенті бірлікке тең болатын амплитудада тұрақты жұмыс істеуіне әкеледі. Көптеген қарапайым тербелістерде сызықтық емес элемент – күшейткіштің қанығуы (клиппинг), яғни синустық толқынның амплитудасы қуат көзінің рельстеріне жақындағанда болады. Тербеліш кішкентай сигналдар үшін бірден жоғары контурлық күшейту коэффициентіне ие болу үшін жасалған. Жоғары күшейту коэффициенті тербелішке әрқашан болатын шуды экспоненциалды түрде күшейтіп, іске қосуға мүмкіндік береді. Синустық толқынның жоғарғы нүктелері қуат көзінің рельстеріне жақындағанда, күшейткіш құрылғысының қанығуы жоғарғы нүктелерді тегістейді (клиппингтейді), күшейту коэффициентін азайтады. Мысалы, тербеліш кішкентай сигналдар үшін 3-ке тең контурлық күшейту коэффициентіне ие болуы мүмкін, бірақ шығыс қуат көзінің рельсіне жеткенде бұл күшейту коэффициенті нөлге дейін төмендейді. Нәтижесінде тербеліш амплитудасы цикл бойынша орташа күшейту коэффициенті бірге тең болғанда тұрақтанады. Егер орташа контурлық күшейту коэффициенті бірден жоғары болса, шығыс амплитудасы сызықтық емес элемент орташа күшейту коэффициентін бірге теңдейтінге дейін артады; егер орташа контурлық күшейту коэффициенті бірден төмен болса, шығыс амплитудасы орташа күшейту коэффициенті бірге теңдейтінге дейін төмендейді. Күшейту коэффициентін азайтатын сызықтық емес элемент қуат көзінің рельсіне тиюден де жұмсақ болуы мүмкін. Бұл күшейту коэффициентін орташалау нәтижесінде шығыс сигналында гармоникалық бұрмалау пайда болады. Егер кішкентай сигналдың күшейту коэффициенті бірден сәл жоғары болса, онда күшейтудің аз мөлшерде қысылуы қажет, сондықтан гармоникалық бұрмалау көп болмайды. Егер кішкентай сигналдың күшейту коэффициенті бірден әлдеқайда жоғары болса, онда айқын бұрмалау болады. Дегенмен, тербеліштің сенімді түрде іске қосылуы үшін күшейту коэффициенті бірден айтарлықтай жоғары болуы керек. Сондықтан, өте төмен бұрмалаушылықпен синустық толқынды тудыруға тиіс тербелістерде, күшейту коэффициентін бүкіл цикл бойында шамамен тұрақты ұстайтын жүйе қолданылады. Көбінесе кері байланыс контурында шам немесе термистор қолданылады. Бұл тербелістер шамның вольфрам иісінің температурасына пропорционалды түрде кедергісінің артуын пайдаланады (термистор ұқсас принцип бойынша жұмыс істейді). Шам бір мезгілде шығыс амплитудасын өлшейді және тербеліштің күшейту коэффициентін басқарады. Тербеліштің сигнал деңгейі иіс жібін қыздырады. Егер деңгей тым жоғары болса, иіс жібінің температурасы біртіндеп артады, кедергі артады және контурдың күшейту коэффициенті төмендейді (осылайша тербеліштің шығыс деңгейі төмендейді). Егер деңгей тым төмен болса, шам суынады және күшейту коэффициентін арттырады. 1939 жылғы HP200A тербелісі осы техниканы қолданады. Қазіргі заманғы нұсқалары деңгейді анықтайтын детекторларды және күшейтуді басқаратын күшейткіштерді пайдалануы мүмкін.
Wien көпірінің осцилляторы
Ең көп таралған күшейткішті тұрақтандыратын схемалардың бірі – Виен көпір осцилляторы. Бұл схемада екі RC тізбегі қолданылады, біреуі RC элементтері тізбектей, екіншісі RC элементтері параллель қосылған. Виен көпірі көбінесе аудио сигнал генераторларында қолданылады, себебі оны екі бөлімді айнымалы конденсатор немесе екі бөлімді айнымалы потенциометр арқылы (төмен жиілікте генерациялауға қолайлы конденсатор табудан гөрі оңай) оңай реттеуге болады. HP200A аудио осцилляторының классикалық үлгісі – Виен көпір осцилляторы.