Elektronika

Oscilatorno kolo LC - osnovni princip rada elektronike i radio-tehnike

Oscilatorno kolo LC jedno je od osnovnih i najvažnijih kola u elektronici. Iako je veoma jednostavno po sastavu, njegova primena je ogromna - od radio-prijemnika i predajnika, preko filtera i pojačavača, pa sve do različitih sistema za obradu signala.

Naziv LC kolo potiče od dve osnovne komponente od kojih je sastavljeno: kalema (L) i kondenzatora (C).

Kako radi LC kolo?

Osnovni princip rada zasniva se na stalnoj razmeni energije između kondenzatora i kalema.

Kondenzator skladišti energiju u obliku električnog polja, dok kalem skladišti energiju u obliku magnetnog polja.

Kada se napunjen kondenzator poveže sa kalemom, električna energija počinje da prelazi iz kondenzatora u kalem. Kada se kondenzator isprazni, energija se nalazi u magnetnom polju kalema. Zatim kalem ponovo pokreće struju koja puni kondenzator, ali suprotnim polaritetom.

Proces se zatim ponavlja.

Na taj način nastaje električno oscilovanje.

U idealnom LC kolu, bez gubitaka, ovo oscilovanje bi moglo da traje beskonačno. U stvarnom svetu postoje otpori i drugi gubici, pa oscilacije vremenom slabe.

Frekvencija oscilovanja

Jedna od najvažnijih karakteristika LC kola jeste njegova rezonantna frekvencija.

Ona se izračunava formulom:

f = 1 / (2π√(LC))

gde su:

• f – frekvencija oscilovanja u hercima (Hz)
• L – induktivnost kalema u henrijima (H)
• C – kapacitivnost kondenzatora u faradima (F)

--

To znači da izborom odgovarajućeg kalema i kondenzatora možemo napraviti kolo koje osciluje na određenoj frekvenciji.

Na primer, promenom kapacitivnosti kondenzatora možemo menjati frekvenciju LC kola. Upravo ovaj princip se dugo koristi u radio-tehnici za podešavanje radio-prijemnika na različite stanice.

Rezonanca

Posebno važna pojava kod LC kola je rezonanca.

Kada se frekvencija spoljnog signala poklopi sa sopstvenom frekvencijom LC kola, dolazi do rezonantnog efekta. Kolo tada posebno snažno reaguje na tu frekvenciju.

Zbog toga LC kola mogu da služe za izdvajanje određenih frekvencija iz električnog signala.

Na primer, ako radio-prijemnik prima veliki broj radio-signala različitih frekvencija, LC kolo može biti podešeno tako da favorizuje upravo frekvenciju željene radio-stanice.

Gde se koriste LC kola?

Primena LC kola je veoma široka.

Koriste se u:

• radio-prijemnicima i radio-predajnicima
• televizijskoj i komunikacionoj opremi
• elektronskim filterima
• oscilatorima
• pojačavačima
• napajanjima i pretvaračima
• antenskim sistemima
• RF elektronici
• sistemima za bežičnu komunikaciju.

--

LC kola su posebno važna u oblasti visokofrekventne elektronike, gde se rade sa signalima od nekoliko desetina kiloherca pa sve do gigahercnih frekvencija.

Kalem i kondenzator kao "skladišta energije"

Možemo ih posmatrati kao dve komponente koje naizmenično preuzimaju energiju. Kondenzator je na početku napunjen i poseduje električnu energiju. Pražnjenjem kondenzatora struja počinje da teče kroz kalem. Kalem tada stvara magnetno polje i preuzima energiju.

Kada struja počne da opada, magnetno polje kalema se smanjuje, a indukovani napon ponovo puni kondenzator.

Tako nastaje ciklus:

kondenzator → kalem → kondenzator → kalem...

Upravo ta razmena energije predstavlja osnovu oscilovanja LC kola.

LC kolo u radio-tehnici

Jedna od najpoznatijih primena LC kola jeste podešavanje radio-frekvencije.

Kod klasičnih analognih radio-prijemnika koristio se promenljivi kondenzator. Okretanjem dugmeta menjala se njegova kapacitivnost, a samim tim i rezonantna frekvencija LC kola.

Na taj način korisnik je mogao da "uhvati" određenu radio-stanicu.

Savremeni uređaji uglavnom koriste elektronsko podešavanje, ali princip rezonance i dalje ostaje veoma važan.

Slika →

Zaključak

LC oscilatorno kolo je jednostavan primer kako se električna energija može pretvarati između dva oblika - energije električnog polja kondenzatora i energije magnetnog polja kalema.

Iako se sastoji od samo dve osnovne komponente, L i C, LC kolo predstavlja temelj velikog broja elektronskih sistema.

Od prvih radio-uređaja do savremenih komunikacionih sistema, princip rezonance i oscilovanja ostao je jedan od osnovnih principa elektronike.

Kada razumemo LC kolo, napravili smo jedan od prvih važnih koraka ka razumevanju radio-tehnike, oscilatora, filtera i visokofrekventne elektronike.