Fāzes nobīdes oscilatora ķēde

Iepriekš mēs esam izveidojuši pilnīgu un detalizētu apmācību par fāzes nobīdes oscilatoru. Šeit mēs redzēsim fāzes nobīdes oscilatora praktisko ieviešanu. Šajā projektā mēs izveidojam fāzes nobīdes oscilatora ķēdi uz maizes paneļa un pārbaudām tā izvadi, izmantojot osciloskopu.

Kas ir fāze un fāzes maiņa?

Fāze ir sinusoidāla viļņa pilna cikla periods 360 grādu atskaitē. Pilns cikls tiek definēts kā intervāls, kas nepieciešams, lai viļņa forma atgrieztu patvaļīgu sākotnējo vērtību. Fāze tiek apzīmēta kā smaila pozīcija šajā viļņu formas ciklā. Ja mēs redzam sinusoidālo vilni, mēs viegli identificēsim fāzi.

Iepriekš minētajā attēlā ir parādīts pilns viļņu cikls. Sinusoidālā viļņa sākotnējais sākuma punkts ir 0 grāds fāzē, un, ja mēs identificēsim katru pozitīvo un negatīvo pīķi un 0 punktus, mēs iegūsim 90, 180, 270, 360 grādu fāzi. Tātad, kad sākas sinusoidāls signāls, tas ir cits ceļš, nevis 0 grādu atskaite, mēs to saucam par fāzes nobīdi, kas atšķiras no 0 grādu atsauces.

Ja redzēsim nākamo attēlu, mēs identificēsim, kā fāzes nobīdīts sinusoidāls vilnis izskatās vienādi…

Šajā attēlā ir divi maiņstrāvas sinusoidālā signāla viļņi, pirmais zaļais sinusoidālais vilnis ir 360 grādu fāzē, bet sarkanais, kas ir pirmā signāla kopija, kas ir 90 grādu fāze, kas pārvietota no zaļā signāla fāzes.

Šo fāzes nobīdi var veikt, izmantojot vienkāršu RC tīklu.

Konstrukcija un ķēde

Fāzes nobīdes oscilators rada sinusa vilni. Vienkāršs fāzes nobīdes oscilators ir RC oscilators, kas nodrošina mazāku vai vienādu ar 60 grādu fāzes nobīdi.

Virs attēla ir redzams viena pola fāzes nobīdes RC tīkls vai kāpņu ķēde, kas novirza ieejas signāla fāzi vienādai vai mazākai par 60 grādiem.

Ja mēs kaskādēs tur RC tīklu, mēs iegūsim 180 grādu fāzes nobīdi.

Tagad, lai izveidotu svārstību un sinusa viļņu izvadi, mums ir nepieciešams aktīvs komponents - vai nu tranzistors, vai op-amp - invertējošā konfigurācijā, un mums ir jāatgriež šo komponentu izeja uz ievadi caur trīs polu RC tīklu. Tas radīs 360 grādu fāzes nobīdi pie izejas un radīs sinusa vilni.

Šajā apmācībā mēs izmantosim tranzistoru kā aktīvo elementu un caur to izveidosim sinusa vilni.

Priekšnoteikumi

Lai izveidotu ķēdi, mums ir nepieciešamas šādas lietas-

1. Maizes dēlis

2. 3 gab.1uF keramikas kondensatoru

3. 3 gab. 680R rezistora

4. 2.2k rezistors 1 gab

5. 10k rezistors 1 gab

6. 100R rezistors 1 gab

7. 68k rezistors 1 gab

8. 100uF kondensators 1 gab

9. BC549 tranzistors

10. 9V barošanas avots

Shematisks un darbs

Iepriekš redzamajā attēlā ir parādīta fāzes nobīdes oscilatora shēma. Mēs nodrošinājām izeju kā RC tīklu ieeju, kas atkal tiek nodrošināta visā tranzistora pamatnē. RC tīkli nodrošina nepieciešamo fāzes nobīdi atgriezeniskās saites ceļā, ko atkal maina tranzistors. RC oscilatora frekvenci var aprēķināt, izmantojot šo vienādojumu:

F ir svārstību frekvence, R un C ir pretestība un kapacitāte, un N apzīmē izmantoto RC fāzes nobīdes posmu skaitu. Šī formula ir piemērojama tikai tad, ja fāzes nobīdes tīklā tiek izmantota vienāda pretestības un kapacitātes vērtība, tas nozīmē, ka R1 = R2 un C1 = C2 = C3. Fāzes nobīdes oscilatoru var izgatavot kā mainīgu fāzes nobīdes oscilatoru, kas var radīt plašu frekvenču diapazonu atkarībā no iepriekš iestatītās vērtības. To var viegli izdarīt, mainot tikai fiksētos kondensatorus C1, C2 un C3 ar trīskāršu bandu mainīgu kondensatoru. Šādos gadījumos ir jānosaka rezistora vērtība.

Iepriekš minētajā shēmā R4 un R5 veido sprieguma dalītāju, kas nodrošina novirzes spriegumu tranzistoram BC549. R6 ko izmanto, lai ierobežotu kolektora strāvu un R7 izmanto termisko stabilitāti BC549 Tranzisoti operācijas laikā. C4 ir būtisks, jo tas ir BC549 emitētāja apvedceļa kondensators.

BC549 ir NPN epitaksiālais silīcija tranzistors. Iepriekš redzamajā attēlā ir parādīta TO-92 pakete. Pirmais tapa (1) ir kolektors, 2 ir pamatne un 3 ir emitētāja tapa. To plaši izmanto komutācijas un pastiprināšanas nolūkos. BC549 ir no tā paša segmenta plaši izmantotajiem 547, 548 utt. BC549 ir zema trokšņa versija. Mēs to izmantojam mūsu fāzes nobīdes oscilatora aktīvajai sastāvdaļai, kas pastiprinās un nodrošinās papildu fāzes nobīdi signālam.

Mēs esam izveidojuši ķēdi uz maizes dēļa.

Fāzes nobīdes oscilatoru shēmas izeja

Lai redzētu sinusa vilni, visā izvadā mēs savienojām osciloskopu. Zemāk redzamajā attēlā mēs redzēsim mūsu osciloskopa zondes savienojumus.

Mēs savienojām divas osciloskopa zondes, dzelteno pāri gala izejai un sarkano - otrajā RC tīklā. Dzeltenā kanāls no osciloskopa sniegs rezultātu galīgās izlaides un Sarkanā kanāla sniegs izejas pāri otrais posms RC filtru. Salīdzinot abas izejas, mēs skaidri sapratīsim atšķirību starp sinusa viļņa divām fāzēm. Mēs darbinām ķēdi no 9V stenda barošanas bloka.

Tas ir galīgais produkts no osciloskopa.

Galīgā izeja, ko mēs noķērām no osciloskopa, tiek parādīta iepriekš redzamajā attēlā. Yellow Sine vilnis ir gandrīz tādā posmam, savukārt Red signālu, notverti no 2 ^nd posms RC tīkls ir no fāzes. Uzņemto viļņu formu mēs varam nepārtraukti redzēt zemāk esošajā videoklipā:

Izeja ir diezgan stabila, un trokšņa traucējumi ir mazāki. Pilnīgs video ir atrodams šī projekta beigās.

Fāzes nobīdes oscilatoru ķēdes ierobežojumi

Tā kā fāzes nobīdes oscilatoram izmantojam BJT, ar BJT ir saistīti daži ierobežojumi. Svārstības ir stabilas zemās frekvencēs, ja mēs palielinām frekvenci, svārstības piesātinās un izeja tiks sagrozīta. Arī izejas viļņu amplitūda nav tik perfekta, tai būs vajadzīgas papildu shēmas, lai stabilizētu viļņu formas shēmas amplitūdu.

Nevēlama slodzes ietekme ir problēma arī RC tīkla posmā. Slodzes efekta dēļ otrā pola ieejas pretestība maina nākamā iepriekšējā pirmā pola filtra pretestības īpašības. Papildu kaskādes filtri pasliktina šo efektu. Šī iemesla dēļ ir grūti aprēķināt svārstību frekvenci, izmantojot standarta formulas metodi.