принцип работы, схема и уравнение

В данной статье мы подробно разберем осциллятор и принцип его работы, а так же разберем схемы, резонанс осциллятора, затухающие колебания и резонансную частоту.

Описание и принцип работы

Осцилляторы преобразуют вход постоянного тока (напряжение питания) в выход переменного тока (форму волны), который может иметь широкий диапазон различных форм и частот, которые могут быть либо сложными по своей природе, либо простыми синусоидальными волнами в зависимости от применения.

Осцилляторы также используются во многих испытательных приборах, генерирующих синусоидальные, квадратные, пилообразные или треугольной формы волны или просто последовательность импульсов переменной или постоянной ширины. Осцилляторы LC обычно используются в радиочастотных цепях из-за их хороших характеристик фазового шума и простоты их реализации.

Осциллятор является в основном усилителем с «положительной обратной связью», или регенеративной обратной связью (в фазе) и одной из многих проблем в конструкции электронных схем является прекращение генерации усилителей при попытке заставить осциллятор колебаться.

Осцилляторы работают, потому что они преодолевают потери своей резонансной цепи обратной связи либо в виде конденсатора, индуктора или обоих в одной и той же цепи, подавая энергию постоянного тока с требуемой частотой в эту резонаторную цепь. Другими словами, осциллятор представляет собой усилитель, который использует положительную обратную связь, которая генерирует выходную частоту без использования входного сигнала.

Таким образом, осцилляторы являются самоподдерживающимися цепями, генерирующими периодическую форму выходного сигнала с точной частотой, и для того, чтобы любая электронная схема работала в качестве осциллятора, она должна иметь следующие три характеристики.

• Некоторая форма усиления
• Положительная обратная связь (регенерация)
• Частота определения обратной связи сети

Осциллятор имеет небольшой усилитель с обратной связью по сигналу с коэффициентом усиления разомкнутого контура, равным или немного превышающим единицу для запуска колебаний, но для продолжения колебаний средний коэффициент усиления контура должен возвращаться к единице. В дополнение к этим реактивным компонентам требуется усилительное устройство, такое как операционный усилитель или биполярный транзистор.

В отличие от усилителя, для работы осциллятора не требуется внешний вход переменного тока, так как энергия источника постоянного тока преобразуется осциллятором в энергию переменного тока на необходимой частоте.

Базовая цепь обратной связи осциллятора

Где: 
β — доля обратной связи.

Осциллятор усиления без обратной связи

Осциллятор с обратной связью

Осцилляторы — это схемы, которые генерируют непрерывный выходной сигнал напряжения на требуемой частоте со значениями индукторов, конденсаторов или резисторов, образующих частотно-избирательный LC-резонансный контур емкости и сеть обратной связи. Эта сеть обратной связи является сетью ослабления, которая имеет коэффициент усиления меньше единицы ( β <1 ) и запускает колебания, когда Aβ> 1, который возвращается к единице ( Aβ = 1 ) после начала колебаний.

Частота генераторов LC контролируется с использованием настроенной или резонансной индуктивно-емкостной (LC) цепи, а результирующая выходная частота называется частотой колебаний. Делая обратную связь осцилляторов реактивной сетью, фазовый угол обратной связи будет изменяться как функция частоты, и это называется фазовым сдвигом.

Есть в основные типы осцилляторов:

• 1. Синусоидальные осцилляторы   — они известны как гармонические осцилляторы и обычно представляют собой осциллятор типа «LC Tuned-feedback» или «RC-Tuned-Feedback», который генерирует чисто синусоидальный сигнал с постоянной амплитудой и частотой.
• 2. Несинусоидальные осцилляторы   — они известны как осцилляторы релаксации и генерируют сложные несинусоидальные сигналы, которые очень быстро меняются от одного состояния устойчивости к другому, например, «прямоугольная волна», «треугольная волна» или «пилообразная волна» формы сигналов.

Резонанс осциллятора

Когда к цепи, состоящей из индуктора, конденсатора и резистора, приложено постоянное напряжение, но переменной частоты, реактивное сопротивление цепей конденсатора / резистора и индуктора / резистора должно изменять как амплитуду, так и фазу выходного сигнала по сравнению с входным сигналом из-за реактивного сопротивления используемых компонентов.

На высоких частотах реактивное сопротивление конденсатора очень низкое, действуя как короткое замыкание, в то время как реактивное сопротивление индуктора высокое, действующее как разомкнутая цепь. На низких частотах верно обратное, реактивное сопротивление конденсатора действует как разомкнутая цепь, а реактивное сопротивление индуктора действует как короткое замыкание.

Между этими двумя крайностями комбинация индуктивности и конденсатора создает «настроенную» или «резонансную» цепь, которая имеет резонансную частоту ( ƒr ), в которой емкостное и индуктивное реактивные сопротивления равны и взаимно компенсируются, оставляя только сопротивление схема противодействия потоку тока. Это означает, что фазовый сдвиг отсутствует, поскольку ток находится в фазе с напряжением. Рассмотрим схему ниже.

Базовая схема осциллятора LC

Цепь состоит из индукционной катушки L и конденсатора C. Конденсатор накапливает энергию в форме электростатического поля и создает потенциал ( статическое напряжение ) на своих пластинах, в то время как индуктивная катушка накапливает энергию в форме электромагнитного поля. Конденсатор заряжается до напряжения питания постоянного тока V, поставив переключатель в положение A. Когда конденсатор полностью заряжен изменения переключателя в положение B.

Заряженный конденсатор теперь подключен параллельно через индуктивную катушку, поэтому конденсатор начинает саморазряжаться через катушку. Напряжение на C начинает падать, когда ток через катушку начинает расти.

Этот возрастающий ток создает электромагнитное поле вокруг катушки, которое сопротивляется этому потоку тока. Когда на конденсаторе C полностью разряжается энергия, которая была первоначально сохранена в конденсаторе C в качестве электростатического поля теперь сохраняется в индуктивной катушке L в виде электромагнитного поля вокруг обмоток катушек.

Поскольку в цепи теперь нет внешнего напряжения для поддержания тока внутри катушки, оно начинает падать, когда электромагнитное поле начинает разрушаться. В катушке индуцируется обратная ЭДС ( e = -Ldi / dt ), сохраняя ток в первоначальном направлении.

Этот ток заряжает конденсатор C с полярностью, противоположной его первоначальному заряду. C продолжает заряжаться до тех пор, пока ток не уменьшится до нуля и электромагнитное поле катушки полностью не исчезнет.

Энергия, первоначально введенная в цепь через переключатель, была возвращена конденсатору, который снова имеет потенциал электростатического напряжения на нем, хотя теперь он имеет противоположную полярность. Теперь конденсатор снова начинает разряжаться через катушку, и весь процесс повторяется. Полярность напряжения изменяется по мере того, как энергия передается туда-сюда между конденсатором и индуктором, создавая синусоидальное напряжение переменного тока и форму волны тока.

Этот процесс затем формирует основу цепи резервуара осцилляторов LC, и теоретически эта циклическая перемотка будет продолжаться бесконечно. Тем не менее, все не идеально, и каждый раз, когда энергия передается от конденсатора C к катушке индуктивности L и обратно от L к C, происходят потери энергии, которые со временем затухают колебания до нуля.

Это колебательное действие по передаче энергии назад и вперед между конденсатором C и катушкой индуктивности L будет продолжаться бесконечно, если бы не потери энергии в цепи. Электрическая энергия теряется в постоянном или реальном сопротивлении катушки индуктивности, в диэлектрике конденсатора и в излучении цепи, поэтому колебания неуклонно уменьшаются, пока они полностью не затухнут и процесс не остановится.

Затем в практической LC— схеме амплитуда колебательного напряжения уменьшается на каждом полупериоде колебаний и в конечном итоге затухает до нуля. Затем говорят, что колебания «демпфируются», причем величина демпфирования определяется качеством или добротностью цепи.

Затухающие колебания

Частота колебательного напряжения зависит от значения индуктивности и емкости в цепи LC — бака. Теперь мы знаем, что для возникновения резонанса в контуре резервуара должна быть точка частоты, где значение X _C емкостное сопротивление совпадает со значением X _L индуктивного сопротивления ( X _L  = X _C ) и что, следовательно, компенсирует друг друга, оставляя только постоянное сопротивление в цепи, чтобы противостоять потоку тока.

Если теперь мы поместим кривую для индуктивного реактивного сопротивления индуктора поверх кривой для емкостного реактивного сопротивления конденсатора так, чтобы обе кривые были на одной оси частот, точка пересечения даст нам точку резонансной частоты, (  ƒ _r или ωr  ), как показано ниже.

Резонансная частота

Где: 
ƒ _r в Герцах,
L в Генри и 
C в Фарадах

Тогда частота, с которой это произойдет, определяется как:

Затем за счет упрощения приведенного выше уравнения, мы получаем окончательное уравнение для резонансной частоты ƒ _г в настроенном LC цепи, как:

Где: L индуктивность в Генри
C — емкость в Фарадах
ƒ _r — выходная частота в Герцах

Это уравнение показывает, что если L или C уменьшаются, частота увеличивается. Эта выходная частота обычно дается сокращенная (  ƒ _г  ) , чтобы определить его как «резонансную частоту».

Чтобы сохранить колебания в цепи резервуара LC, мы должны заменить всю энергию, потерянную в каждом колебании, а также поддерживать амплитуду этих колебаний на постоянном уровне. Следовательно, количество заменяемой энергии должно быть равно энергии, потерянной в течение каждого цикла.

Если замещаемая энергия слишком велика, амплитуда будет увеличиваться до тех пор, пока не произойдет ограничение питающих шин. В качестве альтернативы, если количество заменяемой энергии слишком мало, амплитуда в конечном итоге со временем уменьшится до нуля, и колебания прекратятся.

Самый простой способ восполнить эту потерянную энергию — это взять часть выходного сигнала из цепи резервуара LC , усилить его и затем снова подать обратно в цепь LC . Этот процесс может быть достигнут с использованием усилителя напряжения с использованием операционного усилителя, полевого транзистора или биполярного транзистора в качестве активного устройства. Однако, если усиление контура усилителя обратной связи слишком мало, требуемое колебание уменьшается до нуля, а если оно слишком велико, форма сигнала искажается.

Чтобы производить постоянные колебания, уровень энергии, возвращаемой обратно в сеть LC, должен точно контролироваться. Тогда должна быть некоторая форма автоматической амплитуды или получить контроль, когда амплитуда пытается отличаться от опорного напряжения либо вверх, либо вниз.

Для поддержания стабильных колебаний общий коэффициент усиления цепи должен быть равен единице. Меньше, и колебания не начнутся или не угаснут до нуля, колебания больше не будут происходить, но амплитуда будет ограничена питающими рельсами, вызывая искажения. Рассмотрим схему ниже.

Базовая транзисторная схема осциллятора LC

В качестве усилителя LC-генератора используется биполярный транзистор, а настроенная схема LC- бака действует как нагрузка коллектора. Еще одна катушка L2 соединена между базой и эмиттером транзистора, чье электромагнитное поле «взаимно» в сочетании с этим катушки L.

«Взаимная индуктивность» существует между двумя цепями, и изменяющийся ток, протекающий в одной цепи катушки, посредством электромагнитной индукции индуцирует потенциальное напряжение в другой (эффект трансформатора), так что при возникновении колебаний в настроенной цепи электромагнитная энергия передается от катушки L на катушку L2, и напряжение базы той же частоты, что и в настроенной цепи, подается между базой и эмиттером транзистора. Таким образом, необходимое усилие автоматической обратной связи подается на усилительный транзистор.

Величина обратной связи может быть увеличена или уменьшена путем изменения связи между двумя катушками L и L2 . Когда цепь осциллирующая его импеданс резистивные и коллектор и база напряжение 180^o по фазе. Чтобы поддерживать колебания (называемые стабильностью частоты), напряжение, подаваемое на настроенную цепь, должно быть «синфазным» с колебаниями, возникающими в настроенной цепи.

Таким образом, мы должны ввести дополнительный 180 ^о фазовом сдвиге в цепь обратной связи между коллектором и базой. Это достигается путем намотки катушки L2 в правильном направлении относительно катушки L, что дает нам правильные соотношения амплитуды и фазы для цепи осцилляторов, или путем подключения сети фазового сдвига между выходом и входом усилителя.

Таким образом, LC-осциллятор представляет собой «Синусоидальный генератор» или «Гармонический генератор», как его чаще называют. Осцилляторы LC могут генерировать высокочастотные синусоидальные волны для использования в радиочастотных (РЧ) типов с транзисторным усилителем, состоящим из биполярного транзистора или полевого транзистора.

Гармонические осцилляторы бывают разных форм, потому что есть много различных способов построить сеть LC фильтра и усилитель с наиболее распространенными из которых являются в осциллятор Хартли LC , Колпитс LC осциллятор, Armstrong осциллятор и Clapp осциллятор.

Резюме осцилляторов LC

Основные условия, необходимые для резонансного контура резервуара осциллятора LC, приведены ниже.

• Чтобы колебания существовали, схема генератора ДОЛЖНА содержать реактивный (зависящий от частоты) компонент либо «Индуктор», ( L ) или «Конденсатор», ( С ), а также источник питания постоянного тока.
• В простой индуктивно-конденсаторной цепи LC колебания со временем затухают из-за потерь компонентов и цепей.
• Усиление напряжения требуется для преодоления этих потерь в цепи и обеспечения положительного усиления.
• Общее усиление усилителя должно быть больше единицы.
• Колебания могут поддерживаться путем подачи некоторого выходного напряжения в настроенную цепь, которая имеет правильную амплитуду и синфазный сигнал (0 ^o ).
• Колебания могут возникать только тогда, когда обратная связь является «положительной» (самовосстановление).
• Общий фазовый сдвиг цепи должен быть нулевым или 360 ^o, чтобы выходной сигнал из сети обратной связи был «синфазным» с входным сигналом.

В следующем уроке об осцилляторах мы рассмотрим работу одной из наиболее распространенных контуров LC-осциллятора, в которой используются две катушки индуктивности для формирования индуктивности с центральным постукиванием в его резонансной цепи бака. Этот тип схемы LC генератора известен как генератор Hartley.

ОСЦИЛЛЯТОР — это… Что такое ОСЦИЛЛЯТОР?

ОСЦИЛЛЯТОР — (от лат. oscillo качаюсь) колеблющаяся система. Осциллятор называется гармоническим, если его потенциальная энергия пропорциональна квадрату отклонения от положения равновесия, что имеет место при малых колебаниях. Энергия квантового осциллятора… …   Большой Энциклопедический словарь

ОСЦИЛЛЯТОР — ОСЦИЛЛЯТОР, в электронике система, испытывающая колебания. Цепь осциллятора преобразует постоянный ток в высокочастотный переменный ток. Гармонический осциллятор генерирует синусоидальные колебания. см. также ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК …   Научно-технический энциклопедический словарь

ОСЦИЛЛЯТОР — (от лат. oscillo качаюсь), физическая система, совершающая колебания. Термином «О.» пользуются для любой системы, если описывающие её величины периодически меняются со временем. К л а с с и ч е с к и й О. механич. система, совершающая колебания… …   Физическая энциклопедия

осциллятор

— вибратор, осциллатор, волнообразователь Словарь русских синонимов. осциллятор сущ., кол во синонимов: 3 • вибратор (12) • …   Словарь синонимов

осциллятор — а, м. oscillateur, нем. ? &LT;лат. oscillare колебаться. 1. физ. Колеблющаяся система, совершающая колебания относительно некоторого положения равновесия. СИС 1954. Единство первичных колебаний герцевского осциллятора. 1891. Лебедев 87. 2. Прибор …   Исторический словарь галлицизмов русского языка

Осциллятор — (от латинского oscillo качаюсь), физическая система, совершающая колебания. Термином “осциллятор” пользуются для любой системы, если описывающие её величины периодически меняются со временем. Понятие осциллятора играет важную роль в теории… …   Иллюстрированный энциклопедический словарь

ОСЦИЛЛЯТОР — в широком смысле слова всякая физ. система, совершающая колебания, если характеризующие её величины периодически изменяются во времени, в более узком смысле колебательная система с одной степенью свободы (напр. маятник, груз на пружине). Понятие… …   Большая политехническая энциклопедия

ОСЦИЛЛЯТОР — (Oscillator) в широком смысле любая колебательная система. В современной теоретической физике особое значение имеет т. наз. гармонический О., под которым разумеют электрическую систему, совершающую гармонические колебания и порождающую в… …   Морской словарь

Осциллятор — Осциллятор: линейно упругая система с одной степенью свободы, обладающая заданным значением собственной частоты и относительного демпфирования… Источник: Воздействие природных внешних условий на технические изделия. Общая характеристика.… …   Официальная терминология

осциллятор — [IEV number 151 13 51] EN oscillator active device for producing a periodic quantity the fundamental frequency of which is deter mined by the characteristics of the device Source: 702 09 22 MOD [IEV number 151 13 51] FR oscillateur, m dispositif… …   Справочник технического переводчика

ОСЦИЛЛЯТОР — это… Что такое ОСЦИЛЛЯТОР?

ОСЦИЛЛЯТОР — (от латинского oscillo качаюсь), физическая система, совершающая колебания. Термином осциллятор пользуются для любой системы, если описывающие её величины периодически меняются со временем. Понятие осциллятора играет важную роль в теории твердого …   Современная энциклопедия

ОСЦИЛЛЯТОР — (от лат. oscillo качаюсь) колеблющаяся система. Осциллятор называется гармоническим, если его потенциальная энергия пропорциональна квадрату отклонения от положения равновесия, что имеет место при малых колебаниях. Энергия квантового осциллятора… …   Большой Энциклопедический словарь

ОСЦИЛЛЯТОР — (от лат. oscillo качаюсь), физическая система, совершающая колебания. Термином «О.» пользуются для любой системы, если описывающие её величины периодически меняются со временем. К л а с с и ч е с к и й О. механич. система, совершающая колебания… …   Физическая энциклопедия

осциллятор — вибратор, осциллатор, волнообразователь Словарь русских синонимов. осциллятор сущ., кол во синонимов: 3 • вибратор (12) • …   Словарь синонимов

осциллятор — а, м. oscillateur, нем. ? &LT;лат. oscillare колебаться. 1. физ. Колеблющаяся система, совершающая колебания относительно некоторого положения равновесия. СИС 1954. Единство первичных колебаний герцевского осциллятора. 1891. Лебедев 87. 2. Прибор …   Исторический словарь галлицизмов русского языка

Осциллятор — (от латинского oscillo качаюсь), физическая система, совершающая колебания. Термином “осциллятор” пользуются для любой системы, если описывающие её величины периодически меняются со временем. Понятие осциллятора играет важную роль в теории… …   Иллюстрированный энциклопедический словарь

ОСЦИЛЛЯТОР — в широком смысле слова всякая физ. система, совершающая колебания, если характеризующие её величины периодически изменяются во времени, в более узком смысле колебательная система с одной степенью свободы (напр. маятник, груз на пружине). Понятие… …   Большая политехническая энциклопедия

ОСЦИЛЛЯТОР — (Oscillator) в широком смысле любая колебательная система. В современной теоретической физике особое значение имеет т. наз. гармонический О., под которым разумеют электрическую систему, совершающую гармонические колебания и порождающую в… …   Морской словарь

Осциллятор — Осциллятор: линейно упругая система с одной степенью свободы, обладающая заданным значением собственной частоты и относительного демпфирования… Источник: Воздействие природных внешних условий на технические изделия. Общая характеристика.… …   Официальная терминология

осциллятор — [IEV number 151 13 51] EN oscillator active device for producing a periodic quantity the fundamental frequency of which is deter mined by the characteristics of the device Source: 702 09 22 MOD [IEV number 151 13 51] FR oscillateur, m dispositif… …   Справочник технического переводчика

Осцилляторы на Форекс | Азбука трейдера

olegas

5 лет ago / 31 Views

Осцилляторы на Форекс применяются в рамках технического анализа рынка. Их применяют как в качестве прямых источников торговых сигналов, так и в качестве фильтров (подтверждающих сигналов). По нашему мнению наиболее эффективны они именно в качестве подтверждающих сигналов.

Цена финансового инструмента может находиться в восходящем или нисходящем тренде, либо во флэте. Так вот осцилляторы применяются для торговли во флэте. Почему именно во флэте, мы рассмотрим ниже, а пока рассмотрим основные типы применяемых  осцилляторов:

Подробнее познакомиться с каждым из этих видов осцилляторов вы можете, перейдя по соответствующим ссылкам. Все вышеуказанные осцилляторы имеют одинаковую природу и, соответственно, схожее применение.

Суть любого осциллятора состоит в том, что он колеблется в определённом строго ограниченном диапазоне. Классическим примером является обыкновенная синусоида:

Синусоида – классический пример осциллятора

Кривая осциллятора движется вслед за ценой, но в силу ограниченности диапазона не всегда четко повторяет её. Но нам, разумеется, этого и не нужно. Суть заключается в другом: показать нам уровни перепроданности (или когда можно покупать) и уровни перекупленности (или когда можно продавать).

Что такое перекупленность и перепроданность

Когда осциллятор  находится в зоне перекупленности (у верхней границы своего диапазона) это означает, что цена растет слишком долго и в ближайшее время велика вероятность её разворота вниз. Данный сигнал можно рассматривать в качестве подтверждающего для открытия коротких позиций.

Когда осциллятор опускается в зону перепроданности (у нижней границы своего диапазона) это означает, что цена падает слишком долго и в ближайшее время велика вероятность её разворота вверх. Этот сигнал может служить подтверждением при открытии длинных позиций.

Картинка ниже хорошо иллюстрирует описанные зоны на примере осциллятора Stochastic (Стохастик):

Зоны перекупленности и перепроданности на графике осциллятора Stochastic

Дивергенция – основной сигнал осциллятора

По природе своей любой осциллятор даёт несколько запаздывающие сигналы. Это объясняется тем, что он является производным от графика цены. Поэтому сначала меняется ценовая тенденция, а только после этого, спустя некоторое время, осциллятор даёт сигнал об этом.

Но из данного правила есть одно исключение – сигналы подаваемые дивергенцией.

Дивергенцией называется расхождение ценового графика с графиком индикатора.

Подробнее об использовании дивергенций вы можете прочитать в статье: “Что такое дивергенция и как её использовать в торговле“. А здесь я приведу лишь простой пример.

Дивергенция осциллятора MACD

На вышеприведённой картинке вы видите пример классической дивергенции. Находясь в восходящем тренде, цена образует два последовательно повышающихся максимума. При этом осциллятор (в данном случае мы используем MACD) образует два соответствующих нисходящих максимума подряд. Как видите, после образования этой дивергенции тренд развернулся с восходящего на нисходящий.

Обратите внимание, что данный сигнал был подан ещё до того, как произошёл реальный разворот тренда.

Особенности использования осцилляторов

Первая особенность осцилляторов, о которой мы уже упоминали выше, заключается в том, что ими имеет смысл пользоваться только тогда, когда цена торгуемого финансового инструмента находится во флэте. Дело тут в том, что нахождение цены во флэте говорит о приблизительном равенстве сил быков и медведей, и показания осциллятора не будут зависеть от преобладания одной из сторон. А при наличии восходящего или нисходящего тренда осциллятор может постоянно находиться в зоне перекупленности (или в зоне перепроданности), что никоим образом не будет являться сигналом к продаже (или, соответственно, сигналом к покупке).

Еще одна особенность осцилляторов на Форекс, как впрочем, и всех остальных индикаторов применяемых в техническом анализе рынка, заключается в их «вторичности». Это означает, что все они происходят от цены, график которой, согласно основополагающему постулату технического анализа, включает в себя всё и является «первичным».

Это весьма эффективный инструмент. Но, как и любой инструмент, они приносят пользу только при правильном их использовании. Всегда старайтесь видеть картину рынка в целом, применяйте комплексный подход, используя осцилляторы в качестве подтверждающих сигналов на флэтовом рынке и удачной вам торговли!

Гармонический осциллятор — это… Что такое Гармонический осциллятор?

У этого термина существуют и другие значения, см. Осциллятор.

Гармони́ческий осцилля́тор (в классической механике) — система, которая при смещении из положения равновесия испытывает действие возвращающей силы F, пропорциональной смещению x (согласно закону Гука):

где k — коэффициент жёсткости системы.

Если F — единственная сила, действующая на систему, то систему называют простым или консервативным гармоническим осциллятором. Свободные колебания такой системы представляют собой периодическое движение около положения равновесия (гармонические колебания). Частота и амплитуда при этом постоянны, причём частота не зависит от амплитуды.

Если имеется ещё и сила трения (затухание), пропорциональная скорости движения (вязкое трение), то такую систему называют затухающим или диссипативным осциллятором. Если трение не слишком велико, то система совершает почти периодическое движение — синусоидальные колебания с постоянной частотой и экспоненциально убывающей амплитудой. Частота свободных колебаний затухающего осциллятора оказывается несколько ниже, чем у аналогичного осциллятора без трения.

Если осциллятор предоставлен сам себе, то говорят, что он совершает свободные колебания. Если же присутствует внешняя сила (зависящая от времени), то говорят, что осциллятор испытывает вынужденные колебания.

Механическими примерами гармонического осциллятора являются математический маятник (с малыми углами отклонения), груз на пружине, торсионный маятник и акустические системы. Среди других аналогов гармонического осциллятора стоит выделить электрический гармонический осциллятор (см. LC-цепь).

Свободные колебания

Консервативный гармонический осциллятор

В качестве модели консервативного гармонического осциллятора возьмём груз массы m, закреплённый на пружине жёсткостью k.

Пусть x — смещение груза относительно положения равновесия. Тогда, согласно закону Гука, на него будет действовать возвращающая сила:

Используя второй закон Ньютона, запишем

Обозначая и заменяя ускорение a на вторую производную от координаты по времени напишем:

Это дифференциальное уравнение описывает поведение консервативного гармонического осциллятора. Коэффициент называют циклической частотой осциллятора. (Здесь имеется в виду круговая частота, измеряющаяся в радианах в секунду. Чтобы перевести её в частоту, выражающуюся в Герцах, надо разделить круговую частоту на )

Будем искать решение этого уравнения в виде:

Здесь A — амплитуда, ω — частота колебаний (пока не обязательно равная собственной частоте), φ — начальная фаза.

Подставляем в дифференциальное уравнение.

Амплитуда сокращается. Значит, она может иметь любое значение (в том числе и нулевое — это означает, что груз покоится в положении равновесия). На синус также можно сократить, так как равенство должно выполняться в любой момент времени t. Таким образом, остаётся условие на частоту колебаний:

Отрицательную частоту можно отбросить, так как произвол в выборе этого знака покрывается произволом выбора начальной фазы.

движение по кругу и движение гармоническое

Общее решение уравнения записывается в виде:

где амплитуда A и начальная фаза φ — произвольные постоянные. Эта запись исчерпывает все решения дифференциального уравнения, так как позволяет удовлетворить любым начальным условиям (начальному положению груза и его начальной скорости).

Итого, консервативный гармонический осциллятор может совершать чисто гармонические колебания с частотой, равной его собственной частоте, с амплитудой любой величины и с произвольной начальной фазой.

Кинетическая энергия записывается в виде

и потенциальная энергия есть

тогда полная энергия имеет постоянное значение

Простое гармоническое движение

Простое гармоническое движение — это движение простого гармонического осциллятора, периодическое движение, которое не является ни вынужденным, ни затухающим. Тело в простом гармоническом движении подвергается воздействию единственной переменной силы, которая по модулю прямо пропорциональна смещению x от положения равновесия и направлена в обратную сторону.

Это движение является периодическим: тело колеблется около положения равновесия по синусоидальному закону. Каждое последующее колебание такое же, как и предыдущее, и период, частота и амплитуда колебаний остаются постоянными. Если принять, что положение равновесия находится в точке с координатой, равной нулю, то смещение x тела от положения равновесия в любой момент времени даётся формулой:

где A — амплитуда колебаний, f — частота, φ — начальная фаза.

Частота движения определяется характерными свойствами системы (например, массой движущегося тела), в то время как амплитуда и начальная фаза определяются начальными условиями — перемещением и скоростью тела в момент начала колебаний. Кинетическая и потенциальная энергии системы также зависят от этих свойств и условий.

Простое гармоническое движение. На этой анимированной картинке по вертикальной оси отложена координата частицы (x в формуле), а по горизонтальной оси отложено время (t).

Простое гармоническое движение может быть математическими моделями различных видов движения, таких как колебание пружины. Другими случаями, которые могут приближённо рассматриваться как простое гармоническое движение, являются движение маятника и вибрации молекул.

Простое гармоническое движение является основой некоторых способов анализа более сложных видов движения. Одним из таких способов является способ, основанный на преобразовании Фурье, суть которого сводится к разложению более сложного вида движения в ряд простых гармонических движений.

Простое гармоническое движение, показанное одновременно в реальном пространстве и в фазовом пространстве. Здесь ось скорости и ось положения показаны иначе по сравнению с обычным изображением осей координат — это сделано для того, чтобы оба рисунка соответствовали друг другу. Real Space — реальное пространство; Phase Space — фазовое пространство; velocity — скорость; position — положение (позиция).

Типичным примером системы, в которой происходит простое гармоническое движение, является идеализированная система груз-пружина, в которой груз присоединён к пружине. Если пружина не сжата и не растянута, то на груз не действует никаких переменных сил, и груз находится в состоянии механического равновесия. Однако, если груз вывести из положения равновесия, пружина деформируется, и с её стороны на груз будет действовать сила, которая будет стремиться вернуть груз в положение равновесия. В случае системы груз-пружина такой силой является сила упругости пружины, которая подчиняется закону Гука:

где

F — возвращающая сила,

x — перемещение груза (деформация пружины),

k — коэффициент жёсткости пружины.

Любая система, в которой происходит простое гармоническое движение, обладает двумя ключевыми свойствами:

1. Когда система выведена из состояния равновесия, должна существовать возвращающая сила, стремящаяся вернуть систему в равновесие.
2. Возвращающая сила должна в точности или приближённо быть пропорциональна перемещению.

Система груз-пружина удовлетворяет обоим этим условиям.

Однажды смещённый груз подвергается действию возвращающей силы, ускоряющей его, и стремящейся вернуть в начальную точку, то есть, в положение равновесия. По мере того, как груз приближается к положению равновесия, возвращающая сила уменьшается и стремится к нулю. Однако в положении x = 0 груз обладает некоторым количеством движения (импульсом), приобретённым благодаря действию возвращающей силы. Поэтому груз проскакивает положение равновесия, начиная снова деформировать пружину (но уже в противоположном направлении). Возвращающая сила будет стремиться замедлить его, пока скорость не станет равной нулю; и сила вновь будет стремиться вернуть груз в положение равновесия.

Пока в системе нет потерь энергии, груз будет колебаться как описано выше; такое движение называется периодическим.

Дальнейший анализ покажет, что в случае системы груз-пружина движение является простым гармоническим.

Динамика простого гармонического движения

Для колебания в одномерном пространстве, учитывая Второй закон Ньютона (F = m d²x/dt²) и закон Гука (F = −kx, как описано выше), имеем линейное дифференциальное уравнение второго порядка:

где

m — масса тела,

x — его перемещение относительно положения равновесия,

k — постоянная (коэффициент жёсткости пружины).

Решение этого дифференциального уравнения является синусоидальным; одно из решений таково:

где A, ω и φ — постоянные величины, и положение равновесия принимается за начальное.^[1] Каждая из этих постоянных представляет собой важное физическое свойство движения: A — это амплитуда, ω = 2πf — круговая частота, и φ — начальная фаза.^[2]

Положение, скорость и ускорение гармонического осцилятора

Используя приёмы дифференциального исчисления, скорость и ускорение как функция времени могут быть найдены по формулам:

Положение, скорость и ускорение простого гармонического движения на фазовой плоскости

Ускорение может быть также выражено как функция перемещения:

Поскольку ma = −mω²x = −kx, то

Учитывая, что ω = 2πf, получим

и поскольку T = 1/f, где T — период колебаний, то

Эти формулы показывают, что период и частота не зависят от амплитуды и начальной фазы движения.

Энергия простого гармонического движения

Кинетическая энергия K системы в зависимости от времени t такова:

и потенциальная энергия есть

Полная механическая энергия системы, однако, имеет постоянное значение

Примеры

Система груз-пружина без затухания, в которой происходит простое гармоническое движение.

Простое гармоническое движение представлено в различных простых физических системах, и ниже приведены некоторые примеры.

Груз на пружине

Масса m, прикреплённая к пружине с постоянной жёсткостью k, является примером простого гармонического движения в пространстве. Формула

показывает, что период колебаний не зависит от амплитуды и ускорения свободного падения.

Универсальное движение по окружности

Простое гармоническое движение в некоторых случаях можно рассматривать как одномерная проекция универсального движения по окружности. Если объект движется с постоянной угловой скоростью ω по окружности радиуса r, центром которой является начало координат плоскости x − y, то такое движение вдоль каждой из координатных осей является простым гармоническим с амплитудой r и круговой частотой ω.

Груз как простой маятник

Движение маятника, не имеющего затуханий, можно приближённо рассматривать как простое гармоническое движение, если амплитуда колебаний очень мала в сравнении с длиной стержня.

В приближении малых углов движение простого маятника является близким к простому гармоническому. Период колебаний такого маятника, прикреплённого к стержню длиной ℓ с ускорением свободного падения g даётся формулой

Это показывает, что период колебаний не зависит от амплитуды и массы маятника, но зависит от ускорения свободного падения g, поэтому при той же самой длине маятника, на Луне он будет качаться медленнее, так как там слабее гравитация и меньше значение ускорения свободного падения.

Указанное приближение является корректным только при небольших углах отклонения, поскольку выражение для углового ускорения пропорционально синусу координаты:

где

I — момент инерции; в данном случае I = m ℓ ².

Когда угол θ мал, можно считать, что sin θ ≈ θ, и выражение принимает вид:

что делает угловое ускорение прямо пропорциональным углу θ, а это удовлетворяет определению простого гармонического движения.

Затухающий гармонический осциллятор

Взяв за основу ту же модель, добавим в неё силу вязкого трения. Сила вязкого трения направлена против скорости движения груза относительно среды и пропорциональна этой скорости. Тогда полная сила, действующая на груз, записывается так:

Проводя аналогичные действия, получаем дифференциальное уравнение, описывающее затухающий осциллятор:

Здесь введено обозначение: . Коэффициент носит название постоянной затухания. Он тоже имеет размерность частоты.

Решение же распадается на три случая.

• При малом трении () общее решение записывается в виде:

, где  — частота свободных колебаний.

• Затухание называют критическим. Начиная с такого значения показателя затухания, осциллятор будет совершать так называемое неколебательное движение. В граничном случае движение происходит по закону:

• При сильном же трении решение выглядит следующим образом:

, где

Критическое затухание примечательно тем, что именно при критическом затухании осциллятор быстрее всего стремится в положение равновесия. Если трение меньше критического, он дойдёт до положения равновесия быстрее, однако «проскочит» его по инерции, и будет совершать колебания. Если трение больше критического, то осциллятор будет экспоненциально стремиться к положению равновесия, но тем медленнее, чем больше трение.

Поэтому в стрелочных индикаторах (например, в амперметрах) обычно стараются ввести именно критическое затухание, чтобы прочитать его показания можно было максимально быстро.

Затухание осциллятора также часто характеризуют безразмерным параметром, называемым добротностью. Добротность обычно обозначают буквой . По определению, добротность равна:

Чем больше добротность, тем медленнее затухают колебания осциллятора.

У осциллятора с критическим затуханием добротность равна 0,5. Соответственно, добротность указывает характер поведения осциллятора. Если добротность больше 0,5, то свободное движение осциллятора представляет собой колебания; со временем он пересечёт положение равновесия неограниченное количество раз. Добротность, меньшая или равная 0,5, соответствует неколебательному движению осциллятора; в свободном движении он пересечёт положение равновесия не более одного раза.

Добротность иногда называют коэффициентом усиления осциллятора, так как при некоторых способах возбуждения при совпадении частоты возбуждения с резонансной амплитуда колебаний оказывается примерно в раз больше, чем при возбуждении на низкой частоте.

Также добротность примерно равна количеству колебательных циклов, за которое амплитуда колебаний уменьшается в раз, умноженному на .

В случае колебательного движения затухание ещё характеризуют такими параметрами, как:

• Время жизни колебаний (оно же время затухания, оно же время релаксации) τ — время, за которое амплитуда колебаний уменьшится в e раз.

Это время рассматривается как время, необходимое для затухания (прекращения) колебаний (хотя формально свободные колебания продолжаются бесконечно долго).

• Логарифмический декремент затухания. Определяется как логарифм отношения двух последовательных максимальных отклонений в одну сторону: Величина, обратная d, есть количество колебаний, которое пройдёт за время затухания τ.

Вынужденные колебания

Колебания осциллятора называют вынужденными, когда на него производится некоторое дополнительное воздействие извне. Это воздействие может производиться различными средствами и по различным законам. Например, силовым возбуждением называется воздействие на груз силой, зависящей только от времени по определённому закону. Кинематическим возбуждением называют воздействие на осциллятор движением точки закрепления пружины по заданному закону. Возможно также воздействие трением, когда, например, среда, с которой груз испытывает трение, совершает движение по заданному закону.

Литература

Бутиков Е. И. Собственные колебания линейного осциллятора. Учебное пособие

См. также

Примечания

1. ↑ Решение приведённого дифференциального уравнения можно записать с помощью функции синуса:
   И это тоже верное решение, поскольку известно общее равенство cos θ = sin(π/2 — θ). Используя тригонометрические соотношения, можно записать
   и таким образом
   также является верным решением при соответствующим образом выбранных постоянных a и b.
2. ↑ Максимальное перемещение (то есть амплитуда), x_max, имеет место, когда cos(ωt + φ) = 1, и таким образом, когда x_max = A. Таким образом, A является амплитудой.
   Поскольку
   то величина 2π/ω является периодом T (время, за которое совершается одно полное колебание). Также, поскольку T = 1/f, ω = 2πf является угловой скоростью.

осциллятор — это… Что такое осциллятор?

ОСЦИЛЛЯТОР — (от латинского oscillo качаюсь), физическая система, совершающая колебания. Термином осциллятор пользуются для любой системы, если описывающие её величины периодически меняются со временем. Понятие осциллятора играет важную роль в теории твердого …   Современная энциклопедия

ОСЦИЛЛЯТОР — (от лат. oscillo качаюсь) колеблющаяся система. Осциллятор называется гармоническим, если его потенциальная энергия пропорциональна квадрату отклонения от положения равновесия, что имеет место при малых колебаниях. Энергия квантового осциллятора… …   Большой Энциклопедический словарь

ОСЦИЛЛЯТОР — ОСЦИЛЛЯТОР, в электронике система, испытывающая колебания. Цепь осциллятора преобразует постоянный ток в высокочастотный переменный ток. Гармонический осциллятор генерирует синусоидальные колебания. см. также ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК …   Научно-технический энциклопедический словарь

ОСЦИЛЛЯТОР — (от лат. oscillo качаюсь), физическая система, совершающая колебания. Термином «О.» пользуются для любой системы, если описывающие её величины периодически меняются со временем. К л а с с и ч е с к и й О. механич. система, совершающая колебания… …   Физическая энциклопедия

осциллятор — вибратор, осциллатор, волнообразователь Словарь русских синонимов. осциллятор сущ., кол во синонимов: 3 • вибратор (12) • …   Словарь синонимов

осциллятор — а, м. oscillateur, нем. ? &LT;лат. oscillare колебаться. 1. физ. Колеблющаяся система, совершающая колебания относительно некоторого положения равновесия. СИС 1954. Единство первичных колебаний герцевского осциллятора. 1891. Лебедев 87. 2. Прибор …   Исторический словарь галлицизмов русского языка

Осциллятор — (от латинского oscillo качаюсь), физическая система, совершающая колебания. Термином “осциллятор” пользуются для любой системы, если описывающие её величины периодически меняются со временем. Понятие осциллятора играет важную роль в теории… …   Иллюстрированный энциклопедический словарь

ОСЦИЛЛЯТОР — в широком смысле слова всякая физ. система, совершающая колебания, если характеризующие её величины периодически изменяются во времени, в более узком смысле колебательная система с одной степенью свободы (напр. маятник, груз на пружине). Понятие… …   Большая политехническая энциклопедия

ОСЦИЛЛЯТОР — (Oscillator) в широком смысле любая колебательная система. В современной теоретической физике особое значение имеет т. наз. гармонический О., под которым разумеют электрическую систему, совершающую гармонические колебания и порождающую в… …   Морской словарь

Осциллятор — Осциллятор: линейно упругая система с одной степенью свободы, обладающая заданным значением собственной частоты и относительного демпфирования… Источник: Воздействие природных внешних условий на технические изделия. Общая характеристика.… …   Официальная терминология

осциллятор — [IEV number 151 13 51] EN oscillator active device for producing a periodic quantity the fundamental frequency of which is deter mined by the characteristics of the device Source: 702 09 22 MOD [IEV number 151 13 51] FR oscillateur, m dispositif… …   Справочник технического переводчика

осциллятор — это… Что такое осциллятор?

ОСЦИЛЛЯТОР — (от латинского oscillo качаюсь), физическая система, совершающая колебания. Термином осциллятор пользуются для любой системы, если описывающие её величины периодически меняются со временем. Понятие осциллятора играет важную роль в теории твердого …   Современная энциклопедия

ОСЦИЛЛЯТОР — (от лат. oscillo качаюсь) колеблющаяся система. Осциллятор называется гармоническим, если его потенциальная энергия пропорциональна квадрату отклонения от положения равновесия, что имеет место при малых колебаниях. Энергия квантового осциллятора… …   Большой Энциклопедический словарь

ОСЦИЛЛЯТОР — ОСЦИЛЛЯТОР, в электронике система, испытывающая колебания. Цепь осциллятора преобразует постоянный ток в высокочастотный переменный ток. Гармонический осциллятор генерирует синусоидальные колебания. см. также ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК …   Научно-технический энциклопедический словарь

ОСЦИЛЛЯТОР — (от лат. oscillo качаюсь), физическая система, совершающая колебания. Термином «О.» пользуются для любой системы, если описывающие её величины периодически меняются со временем. К л а с с и ч е с к и й О. механич. система, совершающая колебания… …   Физическая энциклопедия

осциллятор — а, м. oscillateur, нем. ? &LT;лат. oscillare колебаться. 1. физ. Колеблющаяся система, совершающая колебания относительно некоторого положения равновесия. СИС 1954. Единство первичных колебаний герцевского осциллятора. 1891. Лебедев 87. 2. Прибор …   Исторический словарь галлицизмов русского языка

Осциллятор — (от латинского oscillo качаюсь), физическая система, совершающая колебания. Термином “осциллятор” пользуются для любой системы, если описывающие её величины периодически меняются со временем. Понятие осциллятора играет важную роль в теории… …   Иллюстрированный энциклопедический словарь

ОСЦИЛЛЯТОР — в широком смысле слова всякая физ. система, совершающая колебания, если характеризующие её величины периодически изменяются во времени, в более узком смысле колебательная система с одной степенью свободы (напр. маятник, груз на пружине). Понятие… …   Большая политехническая энциклопедия

ОСЦИЛЛЯТОР — (Oscillator) в широком смысле любая колебательная система. В современной теоретической физике особое значение имеет т. наз. гармонический О., под которым разумеют электрическую систему, совершающую гармонические колебания и порождающую в… …   Морской словарь

Осциллятор — Осциллятор: линейно упругая система с одной степенью свободы, обладающая заданным значением собственной частоты и относительного демпфирования… Источник: Воздействие природных внешних условий на технические изделия. Общая характеристика.… …   Официальная терминология

осциллятор — [IEV number 151 13 51] EN oscillator active device for producing a periodic quantity the fundamental frequency of which is deter mined by the characteristics of the device Source: 702 09 22 MOD [IEV number 151 13 51] FR oscillateur, m dispositif… …   Справочник технического переводчика

Основы осциллятора

Введение

Эти модули генераторов в Learnabout Electronics описывают, сколько обычно используемых генераторов работает с использованием дискретных компонентов и в виде интегральной схемы. Также узнайте, как самостоятельно создавать и тестировать схемы генераторов.

Что такое осциллятор

Генератор обеспечивает источник повторяющегося сигнала переменного тока на своих выходных клеммах без необходимости ввода какого-либо входа (кроме D.C. поставка). Сигнал, генерируемый генератором, обычно имеет постоянную амплитуду.

Форма и амплитуда волны определяются конструкцией схемы генератора и выбором значений компонентов.

Частота выходной волны может быть постоянной или переменной, в зависимости от конструкции генератора.

Типы осцилляторов

Рис. 1.0.1 Генератор
(источник переменного тока)
Обозначение цепи

Осцилляторы можно классифицировать по типу генерируемого ими сигнала.

• ОСЦИЛЛЯТОРЫ СИНУСОВОЙ ВОЛНЫ выдают синусоидальный выходной сигнал.
• РЕЛАКСАЦИОННЫЕ ОСЦИЛЛЯТОРЫ и НАСТОЛЬНЫЕ МУЛЬТИВИБРАТОРЫ производят прямоугольные волны и прямоугольные импульсы.
• ПОВОРОТНЫЕ ОСЦИЛЛЯТОРЫ производят пилообразные волны.

Генераторы синусоидальной волны также можно классифицировать по частоте или типу управления частотой, которое они используют. Генераторы RF (радиочастоты), работающие на частотах выше 30–50 кГц, используют LC (индукторы и конденсаторы) или кристаллы для управления своей частотой.Их также можно разделить на генераторы HF, VHF и UHF, в зависимости от их частоты.

Генераторы

LF (низкочастотные) обычно используются для генерации частот ниже 30 кГц и обычно представляют собой RC-генераторы, поскольку они используют резисторы и конденсаторы для управления своей частотой.

Генераторы прямоугольной формы, такие как релаксационные и нестабильные генераторы, могут использоваться на любой частоте от менее 1 Гц до нескольких ГГц и очень часто реализуются в виде интегральных схем.

Синусоидальные генераторы.

Рис. 1.0.2 Сети управления частотой

Эти схемы идеально производят чистый синусоидальный сигнал на выходе с постоянной амплитудой и стабильной частотой. Тип используемой цепи зависит от ряда факторов, включая требуемую частоту. Конструкции, основанные на LC-резонансных цепях или на кристаллических резонаторах, используются для ультразвуковых и радиочастотных приложений, но на звуковых и очень низких частотах физический размер резонирующих компонентов L и C будет слишком большим, чтобы быть практичным.

По этой причине комбинация R и C используется для управления частотой. Условные обозначения схем, используемых для этих сетей управления частотой, показаны на рис. 1.0.2

.

Генераторы LC

Катушки индуктивности и конденсаторы объединены в резонансный контур, который создает очень хорошую форму синусоидальной волны и имеет довольно хорошую стабильность частоты. То есть частота не сильно меняется при изменении напряжения питания постоянного тока или температуры окружающей среды, но относительно просто, используя переменные индуктивности или конденсаторы, создать генератор с переменной частотой (настраиваемый).Генераторы LC широко используются для генерации и приема радиочастотных сигналов, когда требуется переменная частота.

Генераторы RC (или CR)

На низких частотах, таких как аудио, значения L и C, необходимые для создания резонирующего контура, были бы слишком большими и громоздкими, чтобы их можно было использовать на практике. Поэтому резисторы и конденсаторы используются в комбинациях типа RC-фильтра для генерации синусоидальных волн на этих частотах, однако сложнее получить чистую форму синусоидальной волны с использованием R и C.Эти низкочастотные генераторы синусоидальной волны используются во многих звуковых приложениях, и используются различные конструкции с фиксированной или переменной частотой.

кварцевые генераторы

На радиочастотах и ​​выше, когда требуется фиксированная частота с очень высокой степенью стабильности частоты, компонент, определяющий частоту колебаний, обычно представляет собой кристалл кварца, который при воздействии переменного напряжения колеблется с очень точной частотой. Частота зависит от физических размеров кристалла, поэтому, когда кристалл изготовлен с определенными размерами, частота колебаний становится чрезвычайно точной.Конструкции кварцевых генераторов могут генерировать либо синусоидальные, либо прямоугольные сигналы, а также используются для генерации очень точных несущих частот в радиопередатчиках, они также составляют основу очень точных элементов синхронизации в часах, часах и компьютерных системах.

Релаксационные генераторы

Эти генераторы работают по другому принципу, чем генераторы синусоидальной волны. Они производят прямоугольный или импульсный выходной сигнал и обычно используют два усилителя и схему управления частотой, которая просто создает временную задержку между двумя действиями.Два усилителя работают в режиме переключения, попеременно включаясь или полностью выключаясь, и поскольку время, в течение которого фактически переключаются транзисторы, длится лишь очень небольшую часть каждого цикла волны, остальную часть цикла они » расслабиться «, в то время как временная сеть производит остаток волны. Альтернативное название этого типа осцилляторов — «нестабильный мультивибратор», это название происходит от того, что они содержат более одного колебательного элемента. В основном есть два осциллятора, т.е.е. «вибраторы», каждый из которых передает часть своего сигнала обратно на другой, и выходной сигнал постоянно меняется с высокого на низкий и обратно, то есть он не имеет стабильного состояния, следовательно, он нестабилен. Осцилляторы релаксации могут быть построены с использованием нескольких различных конструкций и могут работать на многих разных частотах. Astables обычно можно выбрать для таких задач, как создание высокочастотных цифровых сигналов. Они также используются для выработки относительно низкочастотных сигналов включения-выключения для мигающих огней.

Генераторы развертки

Форма волны развертки — это другое название пилообразной волны.Это имеет линейно изменяющееся (например, возрастающее) напряжение в течение почти всего одного цикла, за которым следует быстрое возвращение к исходному значению волны. Эта форма волны полезна для изменения (качания) частоты генератора, управляемого напряжением, который представляет собой генератор, частота которого может изменяться в заданном диапазоне за счет подачи на его управляющий вход переменного напряжения «развертки». Генераторы развертки часто состоят из пилообразного генератора, который в основном представляет собой конденсатор, заряжаемый постоянным значением тока.Поддержание постоянного зарядного тока при увеличении зарядного напряжения заставляет конденсатор заряжаться линейно, а не по нормальной экспоненциальной кривой. В определенный момент конденсатор быстро разряжается, чтобы вернуть напряжение сигнала к исходному значению. Эти две части пилообразного волнового цикла называются разверткой и обратным ходом.

.

Справка — Технический анализ — Осцилляторы

Осцилляторы представляют собой еще одну широко используемую группу индикаторов технического анализа. Они популярны в основном из-за своей способности привлекать внимание к возможному изменению тренда еще до того, как это изменение начнет проявляться в цене и объеме. Лучше всего они работают в периоды бокового рынка.

Введение

Осцилляторы вместе со скользящими средними являются наиболее часто используемыми индикаторами в техническом анализе. Они имеют форму линий, которые проводятся под графиком цен для конкретной акции.Осцилляторы получили свое название из-за того, что их значения имеют свойство колебаться в определенном диапазоне. Мы можем анализировать текущую рыночную ситуацию по положению индикатора в этом диапазоне. Типичный осциллятор движется подобно синусоиде между двумя крайними значениями. Существует множество генераторов, многие из которых очень похожи. Здесь мы представим наиболее часто используемые типы.

Назначение и использование в техническом анализе

Осцилляторы в основном используются как опережающие индикаторы — поэтому их цель — сообщить нам о возможном начале нового тренда или его развороте.Здесь важно следить за двумя вещами — текущим показанием осциллятора, а также тенденцией, по которой значения осциллятора следует. Текущее значение осциллятора обычно описывает текущую силу тренда. Если значения растут, тренд набирает силу, а цены меняются быстрее. И наоборот, если значения осциллятора снижаются, цены меняются медленнее, и тренд теряет силу, что может означать его разворот в ближайшем будущем.

Кроме того, осцилляторы также используются для обнаружения дисбалансов на рынке.Например, если цена растет слишком быстро, осциллятор достигает уровня, при котором рынок считается перекупленным. На этом уровне цена растет слишком быстро по сравнению с предыдущими периодами. Весьма вероятно, что за таким резким ростом последует краткосрочная ценовая коррекция или, по крайней мере, потеря импульса тренда, которая на некоторое время ограничит рост цены. Точно так же, если осциллятор достигает уровня перепроданности, это означает, что цена падает слишком быстро. Вполне вероятно, что на какое-то время спад ослабнет или полностью прекратится.В некоторых случаях за ним может последовать разворот тренда.

Третий способ использования осцилляторов — это попытка найти расхождения между индикатором и рыночной ценой или объемом. Например, если рыночная цена достигает следующего максимума, который выше предыдущего максимума, в то время как осциллятор MACD (отображает разницу между скользящими средними цены за несколько периодов времени) останавливает свой рост на уровне, который ниже предыдущего максимума, на рынке наблюдается медвежья дивергенция. Это означает, что цены растут медленнее, чем в предыдущие периоды, и тенденция «выдыхается».Такое расхождение обычно предшествует началу нисходящего тренда.

Торговые сигналы

Осциллятор может генерировать несколько видов торговых сигналов. Самый популярный вид торгового сигнала возникает, когда осциллятор входит в зону перепроданности или перекупленности. Этот диапазон начинается после того, как показания осциллятора превышают определенное значение. Это значение может быть изменено в соответствии с текущими рыночными условиями и потребностями трейдера.

Например, когда индекс относительной силы (RSI) пересекает значение выше 70, это означает, что рынок перекуплен, и, таким образом, дает трейдеру сигнал закрыть свои длинные позиции и в конечном итоге начать короткие продажи.И наоборот, когда RSI пересекает значение ниже 30, это означает, что рынок перепродан, и подразумевает, что трейдеры должны закрыть свои короткие позиции и начать покупать. Однако большинство трейдеров открывают позиции в направлении, противоположном текущему тренду, только после того, как RSI второй раз подряд достигает уровня перекупленности / перепроданности. Это так, потому что осцилляторы часто также имеют тенденцию генерировать ложные сигналы. Однако их частоту можно уменьшить, изменив критические значения (например,с RSI мы не будем совершать сделки после пересечения выше 70 и ниже 30, а будем торговать только после того, как RSI пересечется выше 80 или ниже 20). Тем не менее, это уменьшает общее количество всех генерируемых сигналов, что также означает, что такая система сообщает нам о развороте тренда позже, чем система, использующая менее строгие правила.

Кроме того, графические паттерны, такие как двойная вершина, голова и плечи и другие, также имеют тенденцию появляться на графике осциллятора, поэтому также можно использовать графический подход.Технические аналитики часто анализируют данные осцилляторов с помощью линий тренда.

Другой очень популярный сигнал для открытия позиции возникает, когда осциллятор пробивает свое среднее значение — в этом случае осциллятор пересекает другую половину шкалы осциллятора. Правило состоит в том, что если показание осциллятора выше среднего значения, но еще не в зоне перекупленности, это означает, что восходящий тренд должен продолжаться. С другой стороны, если значение ниже среднего значения, но еще не в зоне перепроданности, это означает, что нисходящий тренд должен продолжиться, и, следовательно, цена должна снизиться еще больше.

Например, MACD имеет значение средней точки 0. В случае, если он уменьшается от 1 до -1, он пересекает значение средней точки, что означает, что рост цены на некоторое время будет заменен краткосрочным снижением цены. Поэтому трейдер открывает короткие позиции. И наоборот, если MACD позже повышается с -1 до значения 0,3, он снова пересекает значение средней точки и, таким образом, генерирует сигнал на покупку. Однако при использовании этого сигнала не следует открывать позиции против основного (долгосрочного) направления тренда (Мерфи).

Еще один способ использования осцилляторов — это уже упомянутый поиск дивергенций. Однако в этом случае осциллятор не дает нам четких сигналов входа или выхода, поэтому точные торговые сигналы должны быть взяты из других индикаторов (например, скользящих средних) или из графических моделей.

Плюсы и минусы

Осцилляторы наиболее надежны в периоды, когда на рынке нет четкого тренда, то есть цены движутся вбок в узком диапазоне между конкретными уровнями поддержки и сопротивления.В такой среде осцилляторы могут давать довольно точные сигналы покупки и продажи, достигая уровней перепроданности или перекупленности.

Однако проблемы возникают, когда рынок движется в определенном направлении, когда уровень поддержки (или сопротивления) пробивается, и возникает новый тренд. В это время большинство осцилляторов генерируют сигналы перекупленности или перепроданности. Тем не менее, эти сигналы остаются игнорированными участниками рынка, и значения осцилляторов могут оставаться в экстремальных зонах довольно долгое время в течение этих периодов. Такое развитие событий может застать некоторых трейдеров врасплох и привести к серьезным убыткам.Поэтому, если цена пробивает поддержку или сопротивление и возникает новый тренд, лучше полностью игнорировать осцилляторы. Тем не менее, позже — особенно когда тренд приближается к своему концу — осцилляторы заслуживают внимания еще раз, поскольку они предлагают интересную информацию о возможных расхождениях внутри тренда и, таким образом, могут помочь нам обнаружить его разворот, достигнув уровней перекупленности или перепроданности. Чем более зрелым является тренд, тем надежнее сигналы, генерируемые осцилляторами.

Типы осцилляторов

MACD — один из наиболее широко используемых индикаторов следования за трендом.Он сочетает в себе свойства скользящей средней и осциллятора. Он отображает разницу между несколькими экспоненциальными скользящими средними. Наиболее часто используемые периоды для средних значений в MACD — 9, 12 и 26 дней, но вы можете указать свои собственные периоды. MACD состоит из двух линий:

Линия MACD = (12-дневная экспоненциальная скользящая средняя цен) — (26-дневная экспоненциальная скользящая средняя цен)
Сигнальная линия = 9-дневная экспоненциальная скользящая средняя значений MACD

На графике MACD может быть изображен либо в виде этих двух линий, либо в виде гистограммы разницы между этими двумя линиями.Линия MACD является более быстрой и генерирует торговые сигналы, пересекая сигнальную линию.

Если линия MACD пересекает сигнальную линию, это означает сигнал на покупку.

Сигнал на продажу возникает, когда линия MACD пересекает сигнальную линию.

Кроме того, пересечение линии MACD выше нуля дает сигнал на покупку.

И наоборот, если линия MACD пересекает ниже нуля, это считается сигналом на продажу.

Более того, рост (падение) MACD, который является слишком крутым по сравнению с историческими значениями, можно рассматривать как доказательство ситуации перекупленности (перепроданности) на рынке, и, таким образом, возникает сигнал продажи (покупки).

В отличие от большинства других осцилляторов, значения MACD не стандартизированы, и поэтому нет четкого правила о том, насколько должен подниматься MACD, чтобы считаться перекупленным. Вот почему мы должны сравнивать текущие значения MACD со значениями, достигнутыми в прошлом.

В последнее время MACD также часто строят в виде гистограммы — в основном гистограммы, которая не содержит ни линии MACD, ни сигнальной линии, а вместо этого отображается только разница между двумя линиями.На этом графике намного легче обнаружить возможные расхождения между ценой и MACD. Кроме того, гистограмма генерирует сигнал на покупку при пересечении выше нуля и сигнал на продажу при пересечении нижней границы, тогда как эти области представляют собой те самые места, где пересекаются две линии (MACD и сигнальная линия), что значительно упрощает анализ.

RSI — это осциллятор, который измеряет скорость увеличения или уменьшения цены акции в течение определенного периода времени и впоследствии генерирует сигналы покупки или продажи, когда она достигает уровня перекупленности / перепроданности.Его разработал известный аналитик Уэллс Уайлдер. Формула для расчета RSI:

RSI = 100 — (100 / (1+ RS))
Где: RS = (среднедневное повышение цены / среднесуточное снижение цены)

Обычно в расчетах используется период 14 дней. Однако чем короче период, который мы выбираем, тем более чувствительным становится RSI к изменениям цены, что приводит к увеличению количества ложных сигналов. Таким образом, если мы хотим вычислить RSI, мы должны просуммировать точки, на которые цена увеличилась в течение восходящих дней, а затем разделить их на количество дней (14).

Если RSI поднимается выше 30, это означает сигнал на покупку.

Если RSI падает ниже 70, возникает сигнал на продажу.

В отличие от аналогичных осцилляторов, RSI имеет то преимущество, что он стандартизирован, благодаря чему он может достигать значений только от 0 до 100. Следовательно, с помощью этого индикатора относительно легко определить зоны перекупленности и перепроданности и, таким образом, определить r.

Все плюсы и минусы индикатора Awesome Oscillator

В этой статье подробно описаны расчеты, использованные для компиляции Awesome Oscillator, чтобы затем перейти к применению индикатора на практике. Мы рассмотрим, как использовать Awesome Oscillator в MetaTrader 4, а также полезные торговые стратегии с использованием этого индикатора.

Что такое индикатор Awesome Oscillator?

Awesome Oscillator — это индикатор, который пытается определить, движут ли в настоящее время рынок медвежьи или бычьи силы.Он делает это, эффективно сравнивая недавнюю динамику рынка с общей динамикой в ​​более широкой системе отсчета.

Расчеты за индикатором Awesome Oscillator

Как упоминалось ранее, Awesome Oscillator можно рассматривать как инструмент сравнения импульсов. В частности, он смотрит на последние пять баров в сравнении с более широкими временными рамками предыдущих 34 баров. Значение индикатора Awesome Oscillator рассчитывается как разница между скользящими средними за эти два таймфрейма.Однако вместо того, чтобы использовать цены закрытия, эти простые скользящие средние используют средние точки баров (то есть посередине между максимумом и минимумом).

Индикатор вычитает 34-периодную скользящую среднюю из 5-периодной скользящей средней и отображает это значение в виде гистограммы. Это простой «взгляд назад», аналогичные методологии используются во многих эффективных индикаторах. Сравнение совокупной информации о ценах за разные периоды времени может выявить информацию о характере рынка, которая в противном случае не очевидна.

Использование индикатора Awesome Oscillator в MetaTrader 4

MetaTrader 4 поставляется с пакетом из 30 основных индикаторов, и хорошей новостью является то, что Awesome Oscillator является одним из этих стандартных индикаторов. Это означает, что как только вы запустите MetaTrader 4, индикатор AO будет готов к использованию в «Навигаторе». Стандартные индикаторы, поставляемые с MT4, сгруппированы в четыре основных папки в навигаторе. Эти:

1. Тренд
2. Осцилляторы
3. Объемы
4. Билл Вильямс

Хотя индикатор АО является осциллятором — в конце концов, он прямо в названии — его нет в папке «Осцилляторы».Это потому, что индикатор был изобретен известным техническим аналитиком Биллом Вильямсом. Поэтому вполне естественно, что Awesome Oscillator Билла Вильямса находится в папке индикаторов Bill Williams, как показано на изображении ниже:

Источник: MetaTrader 4 — Изменение цвета Awesome Oscillator

Как видно из диалогового окна, настраивать действительно нечего, за исключением визуальных функций гистограммы, таких как размер и цвет полос.На изображении ниже показан часовой график USD / CHF с гистограммой Awesome Oscillator Forex, расположенной ниже:

Изображено: MetaTrader 4 — 1-часовой график USD / CHF с примененным Awesome Oscillator — Отказ от ответственности: Графики для финансовых инструментов в этой статье предназначены для иллюстративных целей и не являются советом по торговле или предложением купить или продать любой финансовый инструмент предоставляемые Admiral Markets (CFD, ETF, акции). Прошлые результаты не обязательно являются показателем будущих результатов.

Цвета по умолчанию: зеленый для восходящей полосы (полоса, где значение AO больше, чем предыдущая полоса) и красный для полоски вниз (где значение AO ниже, чем предыдущий тон). Но как мы можем использовать это, чтобы помочь нашей торговле?

Торговая стратегия Awesome Oscillator

Индикатор генерирует ряд различных сигналов, которые вы можете собрать вместе, чтобы сформировать основу стратегии Awesome Oscillator для торговли на Форексе или любом другом финансовом рынке, который вам нравится.

Кроссовер Zero Line

Самый простой сигнал — это когда значение осциллятора пересекает нулевой уровень. Это дает нам два простых торговых сигнала:

1. Переход от отрицательного к положительному — бычий сигнал
2. Переход от положительного к отрицательному — медвежий сигнал

Паттерны Твин Пикс

Эта стратегия требует от вас поиска двух «пиков» по ​​одну сторону от нулевой линии.Дополнительным требованием является то, что впадина между пиками также должна находиться на одной стороне от нулевой линии. Сигнал бычьих двойных пиков имеет пики ниже нулевой линии, для которых второй пик должен быть выше (менее отрицательным), чем первый пик. За ним также должна стоять зеленая полоса. Медвежий сигнал двойных пиков противоположен этому — два пика должны быть выше нулевой линии. Точно так же второй пик должен быть ниже первого пика, за которым должна следовать красная полоса.

Блюдце

Эта стратегия ищет быстрые изменения импульса и требует определенного паттерна на трех последовательных барах гистограммы АО, все на одной стороне от нулевой линии.Бычья тарелка требует, чтобы все три бара были на положительной стороне нулевой линии. Конструкция, которую вы ищете, представляет собой красную полосу, за которой следует красная полоса меньшего размера, за которой следует зеленая полоса. Медвежья тарелка требует, чтобы все три бара были на отрицательной стороне нулевой линии. Комбинация должна быть зеленой полосой, за которой следует зеленая полоса меньшего размера (т.е. менее отрицательная величина), за которой следует красная полоса.

Расхождение цен и моментумов

Как и в случае с большинством индикаторов импульса, расхождение между ценой и импульсом также может быть полезным ключом к пониманию того, что происходит на рынке.Например, если мы видим, что цена достигает новых максимумов, но индикатор АО не может достичь новых максимумов, это медвежья дивергенция. Точно так же, если цена устанавливает новые минимумы, а АО не может последовать их примеру, это бычье расхождение.

Итак, наблюдая за этими конкретными случаями, вы можете использовать Awesome Oscillator в качестве индикатора дивергенции. Теперь имейте в виду, что эти сигналы не чугунные победители. Думайте о них как о сетапах, то есть о конкретных событиях, в которых мы ранее наблюдали тенденцию поведения рынка определенным образом.

Когда возникает медвежья установка, существует повышенная вероятность того, что рынок пойдет ниже. Тем не менее, остается значительная вероятность того, что он возрастет в таких обстоятельствах. Другими словами, многие из этих сигналов окажутся неверными. Это, конечно, совершенно нормально — ни один индикатор не может сказать вам наверняка, что произойдет.

В конце концов, торговля на рынке — это вопрос суждения о неопределенном будущем. Один из способов повысить эффективность индикатора — это использовать его в тандеме с другими индикаторами.Таким образом, вы можете увидеть, есть ли согласие в их выводах, и затем ограничить свои сделки сигналами, которым вы очень доверяете. Например, на графике ниже мы объединили индикатор MetaTrader 4 Awesome с каналами Кельтнера:

Изображено: MetaTrader 4 — 1-часовой график USD / CHF — Отказ от ответственности: Графики для финансовых инструментов в этой статье предназначены для иллюстративных целей и не являются советом по торговле или предложением купить или продать какие-либо финансовые инструменты, предоставляемые Admiral Markets. (CFD, ETF, акции).Прошлые результаты не обязательно являются показателем будущих результатов.

Пунктирная вертикальная линия на графике отмечает пересечение ниже нулевой линии индикатора АО и прорыв цены ниже нижнего канала Кельтнера. Комбинация этих сигналов дает нам сильный медвежий сигнал. Каналы Келтнера не входят в стандартный набор индикаторов MetaTrader 4. Однако они входят в расширенный пакет, который вы получаете с MetaTrader Supreme Edition.

MTSE — это расширенный плагин для MetaTrader 4 и MetaTrader 5, который был специально разработан профессионалами рынка для обеспечения передового опыта торговли.Он не только предлагает вам более широкий выбор индикаторов, но также дает вам улучшенную функциональность для обработки заказов, тиковых графиков и тестирования на истории.

Заключение

В этой статье подробно описано несколько типов сигналов, которые вы можете генерировать с помощью индикатора АО. В конечном итоге вам нужно поэкспериментировать с ними и решить, как лучше всего реализовать их как часть торговой системы. Убедитесь сами, действительно ли АО является «отличным индикатором», протестировав его на демо-счете.Вы также можете найти полезным настроить уведомления для ваших торговых сигналов. Существует ряд настраиваемых индикаторов АО, которые вы можете загрузить из сообщества MQL4, некоторые из которых имеют встроенную функцию оповещения. Скорее всего, это будет самый простой способ создания предупреждений Awesome Oscillator в MetaTrader 4.

Торговля с Admiral Markets

Если вы готовы торговать на реальных рынках, вам может больше подойти реальный торговый счет.Admiral Markets предлагает профессиональным трейдерам возможность торговать с более чем 80 валютами, имея доступ к ряду основных валютных курсов, второстепенных валютных пар и экзотических валютных пар. Чтобы открыть реальный счет, нажмите на баннер ниже!

Об Admiral Markets
Admiral Markets — это отмеченный многими наградами, глобально регулируемый брокер Forex и CFD, предлагающий торговлю более чем 8000 финансовыми инструментами через самые популярные в мире торговые платформы: MetaTrader 4 и MetaTrader 5.Начни торговать сегодня!

Этот материал не содержит и не должен толковаться как содержащий советы по инвестированию, рекомендации по инвестированию, предложение или ходатайство о любых сделках с финансовыми инструментами. Обратите внимание, что такой торговый анализ не является надежным индикатором текущих или будущих результатов, поскольку обстоятельства могут со временем измениться. Прежде чем принимать какие-либо инвестиционные решения, вам следует посоветоваться с независимыми финансовыми консультантами, чтобы убедиться, что вы понимаете риски.

.