مذبذب إلكتروني

أكثر أشكال المذبذب الخطي شيوعًا هو مضخم إلكتروني ، مثل الترانزستور أو المضخم التشغيلي، موصول بحلقة تغذية راجعة ، حيث يُعاد تغذية خرجه إلى مدخله عبر مرشح إلكتروني انتقائي التردد لتوفير تغذية راجعة موجبة . عند تشغيل مصدر الطاقة للمضخم، تُولّد الضوضاء الإلكترونية في الدائرة إشارة غير صفرية لبدء التذبذبات. ^{[ 5 ]} تنتقل الضوضاء عبر الحلقة، حيث تُضخّم وتُرشّح حتى تتقارب بسرعة كبيرة على شكل موجة جيبية بتردد واحد.

يمكن تصنيف دوائر المذبذب ذي التغذية الراجعة وفقًا لنوع مرشح التردد الانتقائي الذي تستخدمه في حلقة التغذية الراجعة: ^{[ 2 ] [ 4 ]}

• في دائرة مذبذب RC ، تتكون المرشحات من شبكة من المقاومات والمكثفات . [ 2 ^{] [ 4 ] تُستخدم مذبذبات} RC في الغالب لتوليد ترددات منخفضة، كما هو الحال في نطاق الترددات الصوتية. من الأنواع الشائعة لدوائر مذبذب RC مذبذب إزاحة الطور ومذبذب جسر وين . توجد أيضًا مذبذبات LR التي تستخدم مرشحات المحاثة والمقاومات، إلا أنها أقل شيوعًا نظرًا لحجم المحاثة المطلوب لتحقيق قيمة مناسبة للاستخدام عند الترددات المنخفضة.

• في دائرة مذبذب LC ، يكون المرشح عبارة عن دائرة رنانة (تُسمى غالبًا دائرة رنين ) تتكون من ملف حث (L) ومكثف (C) متصلين معًا، ويعملان كمرنان . ^{[ 2 ] [ 4 ]} يتدفق الشحن ذهابًا وإيابًا بين لوحي المكثف عبر ملف الحث، مما يسمح للدائرة الرنانة بتخزين الطاقة الكهربائية عن طريق التذبذب بترددها الرنيني . يُضيف المُضخِّم طاقة لتعويض فقد الطاقة الناتج عن المقاومة في الدائرة، ويُزوِّد الطاقة اللازمة لإشارة الخرج. تُستخدم مذبذبات LC غالبًا في ترددات الراديو ، ^{[ 2 ]} عندما يكون مصدر التردد القابل للضبط ضروريًا، كما هو الحال في مولدات الإشارات ، وأجهزة إرسال الراديو القابلة للضبط ، والمذبذبات المحلية في أجهزة استقبال الراديو . من دوائر مذبذب LC النموذجية: هارتلي ، وكولبيتس ، ^{[ 2 ]} وكلاب ، ومذبذب LC المتقاطع .
• في دائرة المذبذب البلوري، يكون المرشح عبارة عن بلورة كهرضغطية (عادةً ما تكون بلورة كوارتز ). ^{[ 2 ] [ 4 ]} تهتز البلورة ميكانيكيًا كمرنان ، ويحدد تردد اهتزازها تردد التذبذب. ولأن تردد الرنين للبلورة يتحدد بأبعادها، فإن المذبذبات البلورية هي مذبذبات ذات تردد ثابت، ولا يمكن تعديل ترددها إلا ضمن نطاق ضيق جدًا يقل عن واحد بالمائة. ^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]} تتميز البلورات بمعامل جودة عالٍ جدًا ، بالإضافة إلى استقرار حراري أفضل من الدوائر المضبوطة، لذا تتمتع المذبذبات البلورية باستقرار تردد أفضل بكثير من مذبذبات LC أو RC. تُعد المذبذبات البلورية أكثر أنواع المذبذبات الخطية شيوعًا، وتُستخدم لتثبيت تردد معظم أجهزة الإرسال اللاسلكية ، ولتوليد إشارة الساعة في أجهزة الكمبيوتر وساعات الكوارتز . تستخدم المذبذبات البلورية غالبًا نفس دوائر مذبذبات LC، حيث تحل البلورة محل دائرة الرنين ؛ ^{[ 2 ]} كما تُستخدم دائرة مذبذب بيرس بشكل شائع. وتقتصر بلورات الكوارتز عمومًا على ترددات 30  ميجاهرتز أو أقل. ^{[ 2 ]} وتُستخدم أنواع أخرى من الرنانات، مثل الرنانات العازلة وأجهزة الموجات الصوتية السطحية (SAW)، للتحكم في المذبذبات ذات الترددات الأعلى، وصولًا إلى نطاق الموجات الميكروية . على سبيل المثال، تُستخدم مذبذبات SAW لتوليد إشارة الراديو في الهواتف المحمولة . ^{[ 10 ]}

(يسار) مخطط نموذجي لمذبذب المقاومة السالبة. في بعض الأنواع، يُوصل جهاز المقاومة السالبة بالتوازي مع دائرة الرنين. (يمين) مذبذب ميكروويف ذو مقاومة سالبة يتكون من ثنائي غان في رنان تجويفي . تُثير المقاومة السالبة للثنائي تذبذبات الميكروويف في التجويف، والتي تشع خارج الفتحة إلى دليل موجي .

بالإضافة إلى مذبذبات التغذية الراجعة الموصوفة أعلاه، والتي تستخدم عناصر تضخيم فعالة ثنائية المنافذ مثل الترانزستورات ومضخمات العمليات، يمكن أيضًا بناء مذبذبات خطية باستخدام أجهزة أحادية المنفذ (طرفين) ذات مقاومة سالبة ، ^{[ 2 ] [ 4 ]} مثل أنابيب المغنطرون ، وثنائيات النفق ، وثنائيات IMPATT ، وثنائيات غان . ^{[ 11 ] [ 12 ] : ص 197-198 [ 13 ]} تُستخدم مذبذبات المقاومة السالبة عادةً عند الترددات العالية في نطاق الموجات الميكروية وما فوقها، نظرًا لأن أداء مذبذبات التغذية الراجعة يكون ضعيفًا عند هذه الترددات بسبب انزياح الطور المفرط في مسار التغذية الراجعة.

في المذبذبات ذات المقاومة السالبة، تُوصل دائرة رنانة، مثل دائرة LC أو بلورة أو رنان تجويفي ، بجهاز ذي مقاومة تفاضلية سالبة ، ويُطبق جهد انحياز مستمر لتزويدها بالطاقة. تُعتبر الدائرة الرنانة بحد ذاتها "شبه" مذبذب؛ إذ يمكنها تخزين الطاقة على شكل تذبذبات إلكترونية عند تحفيزها، ولكن نظرًا لوجود مقاومة كهربائية وخسائر أخرى، تتلاشى هذه التذبذبات وتتلاشى إلى الصفر. ^{[ 14 ] [ 12 ]} تلغي المقاومة السالبة للجهاز الفعال مقاومة الفقد الداخلي (الموجبة) في الرنان، مما يُنشئ فعليًا دائرة رنانة بدون تخميد، تُولد تذبذبات تلقائية مستمرة عند ترددها الرنيني .

لا يقتصر نموذج المذبذب ذي المقاومة السالبة على الأجهزة أحادية المنفذ كالصمامات الثنائية؛ بل إن دوائر المذبذبات ذات التغذية الراجعة المزودة بأجهزة تضخيم ثنائية المنفذ ، مثل الترانزستورات والصمامات الإلكترونية، تتميز أيضًا بمقاومة سالبة. ^{[ 15 ] [ 16 ] [ 11 ] [ 17 ]} عند الترددات العالية، تُستخدم أيضًا أجهزة ثلاثية الأطراف، مثل الترانزستورات وترانزستورات تأثير المجال (FETs)، في المذبذبات ذات المقاومة السالبة. عند الترددات العالية، لا تحتاج هذه الأجهزة إلى حلقة تغذية راجعة، ولكن مع تطبيق أحمال معينة على أحد المنفذين، قد تصبح غير مستقرة عند المنفذ الآخر، مما يؤدي إلى ظهور مقاومة سالبة نتيجة للتغذية الراجعة الداخلية. يتصل منفذ المقاومة السالبة بدائرة رنانة أو تجويف رنين، مما يتسبب في تذبذبها. ^{[ 16 ] [ 11 ] [ 18 ]} تُصمم المذبذبات عالية التردد عمومًا باستخدام تقنيات المقاومة السالبة. ^{[ 16 ] [ 11 ] [ 17 ]}

بعض دوائر المذبذب التوافقي العديدة مدرجة أدناه:

• مذبذب أرمسترونغ ، المعروف أيضاً باسم مذبذب مايسنر
• مذبذب هارتلي
• مذبذب كولبيتس
• مذبذب كلاب
• مذبذب LC متقاطع الاقتران
• مذبذب سيلر
• مذبذب فاكار
• مذبذب بيرس
• مذبذب ثلاثي
• مذبذب تابع الكاثود
• مذبذب جسر فيينا
• مذبذب إزاحة الطور
• مذبذب متقاطع
• مذبذب دايناترون
• مذبذب إلكتروني ضوئي
• مذبذب روبنسون

لتحديد كسب الحلقة ، تعتبر حلقة التغذية الراجعة للمذبذب (يسار) مقطوعة عند نقطة ما (يمين) .

لتحديد التردد (الترددات)${\displaystyle \omega _{0}\;=\;2\pi f_{0}}$عند النقطة التي ستتذبذب عندها دائرة مذبذب التغذية الراجعة، يُفترض أن حلقة التغذية الراجعة مقطوعة عند نقطة ما (انظر المخططات) لتوفير منفذ إدخال ومنفذ إخراج (للدقة، يجب إنهاء منفذ الإخراج بمقاومة مساوية لمعاوقة منفذ الإدخال). يتم تطبيق موجة جيبية على الإدخال.${\displaystyle v_{i}(t)=V_{i}e^{j\omega t}}$وسعة وطور الموجة الجيبية بعد مرورها عبر الحلقة${\displaystyle v_{o}=V_{o}e^{j(\omega t+\phi )}}$يتم حسابها ^{[ 28 ] [ 29 ]}

${\displaystyle v_{o}=Av_{f}\,}$    و    ${\displaystyle v_{f}=\beta (j\omega )v_{i}\,}$    لذا    ${\displaystyle v_{o}=A\beta (j\omega )v_{i}\,}$

بما أن الدائرة كاملة${\displaystyle v_{o}}$متصل بـ${\displaystyle v_{i}}$لكي توجد التذبذبات

${\displaystyle v_{o}(t)=v_{i}(t)}$

نسبة المخرجات إلى المدخلات في الحلقة،${\displaystyle {v_{o} \over v_{i}}=A\beta (j\omega )}$يُطلق عليه اسم كسب الحلقة . لذا فإن شرط التذبذب هو أن يكون كسب الحلقة واحدًا ^{[ 30 ] : ص 3-5 [ 29 ] [ 31 ] [ 32 ]}

${\displaystyle A\beta (j\omega _{0})=1\,}$

منذ${\displaystyle A\beta (j\omega )}$إذا كان عددًا مركبًا يتكون من جزأين، مقدار وزاوية، فإن المعادلة أعلاه تتكون في الواقع من شرطين: ^{[ 33 ] [ 32 ] [ 29 ]}

• يجب أن يكون مقدار الكسب ( التضخيم ) حول الحلقة عند ω _{0 مساوياً للوحدة.}

${\displaystyle |A||\beta (j\omega _{0})|=1\,\qquad \qquad \qquad \qquad \qquad \qquad {\text{(1)}}}$

بحيث يكون للموجة الجيبية نفس السعة بعد دورة كاملة حول الحلقة . ومن البديهي أنه إذا كان كسب الحلقة أكبر من واحد، فإن سعة الإشارة الجيبية ستزداد أثناء دورانها حول الحلقة، مما ينتج عنه موجة جيبية تنمو أُسّيًا مع الزمن بلا حدود. ^{[ 27 ]} أما إذا كان كسب الحلقة أقل من واحد، فإن الإشارة ستتناقص حول الحلقة، مما ينتج عنه موجة جيبية تتناقص أُسّيًا حتى تصل إلى الصفر.

• يجب أن تكون الموجة الجيبية في نهاية الحلقة متوافقة في الطور مع الموجة في بدايتها. ^{[ 29 ]} وبما أن الموجة الجيبية دورية وتتكرر كل 2π راديان، فهذا يعني أن فرق الطور حول الحلقة عند تردد التذبذب ω₀ _يجب أن يكون صفرًا أو من مضاعفات 2π راديان (360°).

${\displaystyle \angle A+\angle \beta =2\pi n\qquad n\in 0,1,2...\,\qquad \qquad {\text{(2)}}}$

تُعرف المعادلتان (1) و(2) بمعيار استقرار باركهاوزن . ^{[ 32 ] [ 30 ] : ص 3-5.} وهو معيار ضروري ولكنه غير كافٍ للتذبذب، لذا توجد بعض الدوائر التي تُحقق هذه المعادلات دون أن تتذبذب. ويُستخدم شرط مكافئ غالبًا بدلًا من شرط باركهاوزن، وهو أن يكون لدالة نقل الحلقة المغلقة للدائرة ( الممانعة المركبة للدائرة عند مخرجها) زوج من الأقطاب على المحور التخيلي .

بشكل عام، يزداد فرق الطور لشبكة التغذية الراجعة مع ازدياد التردد، لذا لا يوجد سوى عدد قليل من الترددات المنفصلة (غالبًا تردد واحد فقط) التي تحقق المعادلة الثانية. ^{[ 32 ] [ 27 ]} إذا كان كسب المضخم${\displaystyle A}$ إذا كانت قيمة عالية بما يكفي بحيث يكون كسب الحلقة مساويًا للوحدة (أو أكبر، انظر قسم بدء التشغيل) عند إحدى هذه الترددات، فسوف تتذبذب الدائرة عند ذلك التردد. العديد من المضخمات، مثل دوائر الترانزستور ذي الباعث المشترك ، هي "عاكسة"، أي أن جهد خرجها ينخفض ​​مع زيادة جهد دخلها. ^{[ 33 ] [ 29 ]} في هذه المضخمات، يوفر المضخم إزاحة طورية قدرها 180 درجة ، لذا ستتذبذب الدائرة عند التردد الذي توفر عنده شبكة التغذية الراجعة إزاحة الطور الأخرى البالغة 180 درجة. ^{[ 30 ] : ص 3-5 [ 29 ]}

عند الترددات الأقل بكثير من أقطاب جهاز التضخيم، سيعمل المضخم ككسب خالص${\displaystyle A}$لكن إذا كان تردد التذبذب${\displaystyle \omega _{0}}$قريب من تردد القطع الخاص بالمضخم${\displaystyle \omega _{C}}$، داخل${\displaystyle 0.1\أوميغا _{C}}$لم يعد بالإمكان اعتبار الجهاز الفعال "مُضخِّمًا خالصًا"، بل سيُساهم في إحداث إزاحة طورية في الحلقة. ^{[ 30 ] : ص 3-5 [ 34 ] : ص 345-347}

يُستخدم أحيانًا اختبار استقرار رياضي بديل لمعيار باركهاوزن، وهو معيار نايكويست للاستقرار . ^{[ 30 ] : ص 6-7.} يتميز هذا المعيار بنطاق تطبيق أوسع من معيار باركهاوزن، لذا يمكنه تحديد بعض الدوائر التي تجتاز معيار باركهاوزن ولكنها لا تتذبذب.

تؤدي تغيرات درجة الحرارة، والتغيرات البيئية الأخرى، والتقادم، وتفاوتات التصنيع إلى انحراف قيم المكونات عن قيمها المصممة. ^{[ 35 ] [ 36 ]} كما أن التغيرات في مكونات تحديد التردد ، مثل دائرة الرنين في مذبذبات LC، تؤدي إلى تغير تردد التذبذب، لذا يجب أن تكون قيم هذه المكونات ثابتة للحفاظ على تردد ثابت. ويعتمد مدى استقرار تردد المذبذب تجاه التغيرات الأخرى في الدائرة، مثل تغيرات قيم المكونات الأخرى، أو كسب المضخم، أو مقاومة الحمل، أو جهد التغذية، بشكل أساسي على عامل الجودة (Q ) لمرشح التغذية الراجعة. ^{[ 35 ]} وبما أن سعة الخرج ثابتة بسبب اللاخطية في المضخم (انظر قسم بدء التشغيل أدناه)، فإن تغيرات قيم المكونات تؤدي إلى تغيرات في إزاحة الطور.${\displaystyle \phi \;=\;\angle A\beta (j\omega )}$في حلقة التغذية الراجعة. بما أن التذبذب لا يمكن أن يحدث إلا عند الترددات التي يكون فيها فرق الطور من مضاعفات 360 درجة،${\displaystyle \phi \;=\;360n^{\circ }}$تؤدي التحولات في قيم المكونات إلى زيادة تردد التذبذب${\displaystyle \omega _{0}}$لتغيير طور الحلقة وإعادته إلى 360 درجة. مقدار تغيير التردد${\displaystyle \دلتا \أوميغا }$ناتج عن تغير طور معين${\displaystyle \Delta \phi }$يعتمد ذلك على ميل منحنى طور الحلقة عند${\displaystyle \omega _{0}}$والذي يتم تحديده بواسطة${\displaystyle Q}$^{[ 35 ] [ 36 ] [ 37 ] [ 38 ]}

${\displaystyle {d\phi \over d\omega }{\Bigg |}_{\omega _{0}}=-{2Q \over \omega _{0}}\,}$    لذا    ${\displaystyle \Delta \omega =-{\omega _{0} \over 2Q}\Delta \phi \,}$

تتمتع مذبذبات RC بما يعادل مستوى منخفض جدًا${\displaystyle Q}$لذا، يتغير الطور ببطء شديد مع التردد، وبالتالي فإن أي تغير في الطور سيؤدي إلى تغير كبير في التردد. في المقابل، تحتوي مذبذبات LC على دوائر رنين ذات تردد عالٍ.${\displaystyle Q}$(~10 ² ). هذا يعني أن إزاحة الطور لشبكة التغذية الراجعة تزداد بسرعة مع التردد بالقرب من تردد الرنين لدائرة الرنين. ^{[ 35 ]} لذا، فإن التغير الكبير في الطور لا يُحدث سوى تغير طفيف في التردد. وبالتالي، يكون تردد تذبذب الدائرة قريبًا جدًا من تردد الرنين الطبيعي للدائرة المضبوطة ، ولا يعتمد كثيرًا على المكونات الأخرى في الدائرة. تتميز رنانات بلورات الكوارتز المستخدمة في مذبذبات البلورات بترددات أعلى.${\displaystyle Q}$(10 ⁴ إلى 10 ⁶ ) ^{[ 38 ]} وترددها مستقر للغاية ومستقل عن مكونات الدائرة الأخرى.

يمكن ضبط تردد مذبذبات RC وLC ضمن نطاق واسع باستخدام مكونات متغيرة في المرشح. ويمكن ضبط تجويف الميكروويف ميكانيكيًا بتحريك أحد جدرانه. في المقابل، تُعد بلورة الكوارتز رنانًا ميكانيكيًا يتحدد تردد رنينه بشكل أساسي بأبعادها، لذا فإن تردد مذبذب البلورة قابل للتعديل ضمن نطاق ضيق جدًا، لا يتجاوز جزءًا ضئيلًا من واحد بالمئة. ^{[ 9 ] [ 39 ] [ 7 ] [ 6 ] [ 40 ] [ 8 ] [ 41 ]} ويمكن تغيير ترددها بشكل طفيف باستخدام مكثف متغير موصول على التوالي أو التوازي مع البلورة. ^{[ 9 ]}

إن معيار باركهاوزن المذكور أعلاه، المعادلتان (1) و(2)، لا يُحدد سوى الترددات التي يكون عندها التذبذب في حالة الاستقرار ممكنًا، ولكنه لا يُشير إلى سعة التذبذب، أو ما إذا كانت السعة مستقرة، أو ما إذا كانت الدائرة ستبدأ بالتذبذب عند تشغيل الطاقة. ^{[ 42 ] [ 30 ] : ص 5 [ 43 ]} ويتطلب المذبذب العملي شرطين إضافيين:

• لكي تبدأ التذبذبات في الدائرة من الصفر، يجب أن يكون للدائرة "كسب زائد"؛ يجب أن يكون كسب الحلقة للإشارات الصغيرة أكبر من واحد عند تردد تذبذبها ^{[ 32 ] [ 27 ] [ 33 ] [ 30 ] : ص 3-5 [ 43 ]}

${\displaystyle |A\beta (j\omega _{0})|>1\,}$

• لضمان التشغيل المستقر، يجب أن تتضمن حلقة التغذية الراجعة مكونًا غير خطي يُعيد الكسب إلى الوحدة عندما تزداد السعة إلى قيمتها التشغيلية. ^{[ 32 ] [ 27 ]}

تتمثل القاعدة العامة في ضبط كسب حلقة الإشارة الصغيرة عند تردد التذبذب بين 2 و3. ^{[ 26 ] : 11 [ 33 ]} عند تشغيل الطاقة، يبدأ التذبذب بفعل النبضة العابرة لتشغيل الطاقة أو الضوضاء الإلكترونية العشوائية الموجودة في الدائرة. ^{[ 30 ] : ص 5 [ 5 ]} تضمن الضوضاء عدم بقاء الدائرة "متوازنة" بدقة عند نقطة توازن التيار المستمر غير المستقرة ( نقطة Q ) إلى أجل غير مسمى. نظرًا لضيق نطاق تمرير المرشح، ستكون استجابة الدائرة لنبضة الضوضاء جيبية، مما سيؤدي إلى إثارة موجة جيبية صغيرة من الجهد في الحلقة. ولأن كسب الحلقة للإشارات الصغيرة أكبر من واحد، فإن سعة الموجة الجيبية تزداد أُسّيًا. ^{[ 32 ] [ 27 ]}

أثناء بدء التشغيل، عندما يكون سعة التذبذب صغيرة، تكون الدائرة خطية تقريبًا ، لذا فإن التحليل المستخدم في معيار باركهاوزن قابل للتطبيق. ^{[ 26 ] : 144، 146.} عندما تصبح السعة كبيرة بما يكفي ليصبح المضخم غير خطي ، مما يُولّد تشويهًا توافقيًا، فإن تحليل مجال التردد المستخدم في دوائر المضخمات العادية لا يعود قابلاً للتطبيق من الناحية الفنية، وبالتالي فإن "كسب" الدائرة غير مُحدد. ومع ذلك، يُخفف المرشح المكونات التوافقية الناتجة عن عدم خطية المضخم، وبالتالي فإن مكون التردد الأساسي${\displaystyle \sin \omega _{0}t}$يحدد بشكل أساسي كسب الحلقة ^{[ 44 ]} (هذه هي تقنية تحليل " التوازن التوافقي " للدوائر غير الخطية).

لا يمكن للموجة الجيبية أن تنمو بلا حدود؛ ففي جميع المذبذبات الحقيقية، تحدّ عملية غير خطية في الدائرة من سعتها، ^{[ 32 ] [ 45 ] [ 46 ]} مما يقلل الكسب مع ازدياد السعة، وينتج عنه تشغيل مستقر عند سعة ثابتة. ^{[ 32 ]} في معظم المذبذبات، تتمثل هذه اللاخطية ببساطة في تشبع (تحديد أو قص ) جهاز التضخيم، سواء كان ترانزستورًا أو صمامًا مفرغًا أو مضخمًا تشغيليًا . ^{[ 47 ] [ 48 ] [ 30 ] : ص 5.} يُحدَّد أقصى تأرجح للجهد عند خرج المضخم بجهد التيار المستمر المُزوَّد من مصدر الطاقة. وثمة احتمال آخر هو أن يكون الخرج محدودًا بمعدل تغير جهد المضخم .

عندما تقترب سعة خرج الدائرة من جهد التغذية ، يبدأ المضخم بالتشبع عند قمتي الموجة الجيبية (العلوية والسفلية)، مما يؤدي إلى تسطيحها أو " قصها ". ^{[ 34 ]} وللحصول على أقصى سعة لخرج الموجة الجيبية من الدائرة، يجب تحيز المضخم في منتصف المسافة بين مستويي القص. على سبيل المثال، يجب تحيز مضخم العمليات في منتصف المسافة بين جهدي التغذية. أما مضخم الترانزستور ذي الباعث المشترك، فيجب تحيز جهد مجمعه في منتصف المسافة بين مستويي القطع والتشبع.

بما أن خرج المُضخِّم لا يمكن أن يزداد بزيادة الدخل، فإن أي زيادة إضافية في السعة تؤدي إلى انخفاض الكسب المكافئ للمُضخِّم، وبالتالي انخفاض كسب الحلقة. ^{[ 43 ]} تستمر سعة الموجة الجيبية، وما ينتج عنها من قص، في الازدياد حتى ينخفض ​​كسب الحلقة إلى الوحدة.${\displaystyle |A\beta (j\omega _{0})|\;=\;1\,}$عند استيفاء معيار باركهاوزن، يستقر السعة ويتحقق التشغيل في حالة مستقرة ، ^{[ 32 ]} ويكون الخرج عبارة عن موجة جيبية مشوهة قليلاً، وتحدد سعة الذروة بجهد التغذية. هذا توازن مستقر؛ فإذا زادت سعة الموجة الجيبية لسبب ما، فإن زيادة قص الخرج تؤدي إلى زيادة كسب الحلقة.${\displaystyle |A\beta (j\omega _{0})|}$ينخفض ​​مستوى الإشارة مؤقتًا إلى ما دون الواحد، مما يُعيد سعة الموجة الجيبية إلى قيمتها عند كسب الوحدة. وبالمثل، إذا انخفضت سعة الموجة، فإن انخفاض القطع سيؤدي إلى زيادة كسب الحلقة فوق الواحد، مما يزيد السعة.

يعتمد مقدار التشوه التوافقي في الخرج على مقدار كسب الحلقة الزائد في الدائرة: ^{[ 43 ] [ 26 ] : 12 [ 34 ] [ 27 ]}

• إذا تم ضبط كسب حلقة الإشارة الصغيرة بالقرب من الواحد، أو أكبر منه بقليل، فسيكون شكل الموجة الخارجة بأقل تشويه، وسيكون التردد أكثر استقرارًا واستقلالًا عن جهد التغذية ومقاومة الحمل. مع ذلك، قد يكون بدء تشغيل المذبذب بطيئًا، وقد يؤدي انخفاض طفيف في الكسب نتيجة لتغير قيم المكونات إلى منعه من التذبذب.
• إذا زاد كسب حلقة الإشارة الصغيرة بشكل ملحوظ عن الواحد، يبدأ المذبذب بالعمل بشكل أسرع، ولكن يحدث تشويه أكبر للموجة الجيبية، وبالتالي يزداد التشوه الناتج في شكل موجة الخرج. يصبح تردد التذبذب أكثر اعتمادًا على جهد التغذية والتيار المسحوب من الحمل. ^{[ 34 ]}

ومن الاستثناءات لما سبق دوائر المذبذب عالية الجودة مثل المذبذبات البلورية ؛ حيث أن النطاق الترددي الضيق للبلورة يزيل التوافقيات من الخرج، مما ينتج عنه موجة جيبية "نقية" بدون أي تشويه تقريبًا حتى مع مكاسب الحلقة الكبيرة.

بما أن المذبذبات تعتمد على اللاخطية في عملها، فإن تقنيات تحليل الدوائر الخطية المعتادة في مجال التردد، والمستخدمة للمضخمات القائمة على تحويل لابلاس ، مثل مخططات مسار الجذور ومخططات الكسب والطور ( مخططات بود )، لا تستطيع رصد سلوكها بالكامل. ^{[ 42 ]} ولتحديد سلوك بدء التشغيل والسلوك العابر، وحساب الشكل التفصيلي لموجة الخرج، تُستخدم برامج محاكاة الدوائر الإلكترونية مثل SPICE . ^{[ 42 ]} وتتمثل إحدى طرق تصميم دوائر المذبذبات في استخدام تقنيات خطية، مثل معيار استقرار باركهاوزن أو معيار استقرار نايكويست، لتصميم الدائرة، ثم استخدام قاعدة عامة لاختيار كسب الحلقة، ثم محاكاة الدائرة على الحاسوب للتأكد من بدء تشغيلها بشكل موثوق، ولتحديد الجوانب اللاخطية للتشغيل، مثل التشوه التوافقي. ^{[ 27 ] [ 42 ]} ويتم تعديل قيم المكونات حتى تصبح نتائج المحاكاة مرضية. تُسمى التذبذبات المشوهة للمذبذبات الحقيقية (غير الخطية) بالدورات الحدية ويتم دراستها في نظرية التحكم غير الخطي .

في التطبيقات التي تتطلب موجة جيبية نقية ذات تشويه منخفض للغاية ، مثل مولدات الإشارات الدقيقة ، يُستخدم غالبًا عنصر غير خطي في حلقة التغذية الراجعة لتوفير انخفاض تدريجي في الكسب مع زيادة السعة. يُثبّت هذا كسب الحلقة عند سعة أقل من مستوى تشبع المُضخّم، مما يمنع تشبّع الموجة الجيبية وقصها. تُستخدم عادةً شبكات المقاومات الثنائية وترانزستورات FET للعنصر غير الخطي. يستخدم تصميم قديم الثرمستور أو مصباحًا متوهجًا عاديًا ؛ يوفر كلاهما مقاومة تزداد مع درجة الحرارة مع زيادة التيار المار فيهما.

مع ازدياد سعة تيار الإشارة المار عبر هذه الأجهزة أثناء بدء تشغيل المذبذب، تؤدي المقاومة المتزايدة لهذه الأجهزة إلى تقليل كسب الحلقة. وتتمثل السمة الأساسية لهذه الدوائر في أن دائرة التحكم غير الخطي في الكسب يجب أن تتمتع بثابت زمني طويل ، أطول بكثير من دورة واحدة للتذبذب. لذا، تعمل هذه الدوائر خلال دورة واحدة كعناصر خطية تقريبًا، وبالتالي تُحدث تشويهًا ضئيلاً للغاية. ويُشابه عمل هذه الدوائر إلى حد ما عمل دائرة التحكم التلقائي في الكسب (AGC) في جهاز استقبال الراديو. ويُعد مذبذب جسر وين دائرة شائعة الاستخدام يُوظف فيها هذا النوع من تثبيت الكسب. ^{[ 49 ]}

عند الترددات العالية، يصبح من الصعب تنفيذ مذبذبات التغذية الراجعة عمليًا بسبب قصور المكونات. نظرًا لأن دائرة الرنين تتميز بسعة وحث صغيرين جدًا عند الترددات العالية، تصبح السعة والحث الطفيليان لأطراف المكونات ومسارات لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) كبيرين. قد يؤدي ذلك إلى إنشاء مسارات تغذية راجعة غير مرغوب فيها بين مخرج ومدخل الجهاز النشط، مما يُسبب عدم استقرار وتذبذبات بترددات غير مرغوب فيها ( تذبذب طفيلي ). كما أن مسارات التغذية الراجعة الطفيلية داخل الجهاز النشط نفسه، مثل السعة بين الأقطاب الكهربائية بين المخرج والمدخل، تجعل الجهاز غير مستقر. تنخفض مقاومة دخل الجهاز النشط مع التردد، مما قد يُحمّل شبكة التغذية الراجعة. ونتيجة لذلك، يصعب بناء مذبذبات تغذية راجعة مستقرة للترددات التي تزيد عن 500  ميجاهرتز، وعادةً ما تُستخدم مذبذبات المقاومة السالبة للترددات الأعلى من ذلك.