Circuitul oscilatorului cu schimbare de fază

Am creat anterior un tutorial complet și detaliat despre oscilatorul Phase Shift. Aici vom vedea implementarea practică a oscilatorului cu schimbare de fază. În acest proiect, creăm circuitul oscilatorului cu schimbare de fază pe panoul de testare și testăm ieșirea acestuia folosind osciloscopul.

Ce este faza și schimbarea fazelor?

Faza este o perioadă completă a ciclului unei unde sinusoidale într-o referință de 360 ​​de grade. Un ciclu complet este definit ca intervalul necesar pentru ca forma de undă să-și returneze valoarea inițială arbitrară. Faza este notată ca o poziție ascuțită pe acest ciclu de formă de undă. Dacă vedem unda sinusoidală vom identifica cu ușurință faza.

În imaginea de mai sus, este afișat un ciclu de undă complet. Punctul inițial de pornire al undei sinusoidale este de 0 grade în fază și dacă identificăm fiecare vârf pozitiv și negativ și 0 puncte, vom obține faza de 90, 180, 270, 360 de grade. Deci, atunci când începe un semnal sinusoidal, este o călătorie diferită de referința de 0 grade, o numim diferențiată de fază de referința de 0 grade.

Dacă vom vedea următoarea imagine, vom identifica cum arată o undă sinusoidală cu fază diferită…

În această imagine, sunt prezentate două unde de semnal sinusoidal AC, prima undă verde sinusoidală are o fază de 360 ​​de grade, dar cea roșie care este replica primului semnal, care este o fază de 90 de grade deplasată din faza semnalului verde.

Această schimbare de fază se poate face folosind o rețea RC simplă.

Construcție și circuit

Un oscilator cu schimbare de fază produce o undă sinusoidală. Un oscilator cu fază simplă este oscilatorul RC care oferă mai puțin sau egal cu 60 de grade de fază.

Imaginea de mai sus arată o rețea RC sau un circuit de scară cu schimbare de fază unipolar care schimbă faza semnalului de intrare egală sau mai mică de 60 de grade.

Dacă vom face cascadă în rețeaua RC, vom obține o schimbare de fază de 180 de grade.

Acum, pentru a crea oscilație și ieșire cu undă sinusoidală, avem nevoie de o componentă activă, fie cu tranzistor, fie cu amplificator op în configurație inversă, și trebuie să alimentăm ieșirea acestor componente la intrare prin rețeaua RC cu trei poli. Acesta va produce o schimbare de fază la 360 de grade la ieșire și va produce o undă sinusoidală.

În acest tutorial, vom folosi tranzistorul ca element activ și vom produce undă sinusoidală prin el.

Condiții prealabile

Pentru a construi circuitul avem nevoie de următoarele lucruri:

1. Pană de pâine

2. 3 buc condensatori ceramici.1uF

3. 3 buc de rezistor 680R

4. rezistor 2.2k 1 buc

5. 10k rezistor 1 buc

6. Rezistor 100R 1 buc

7. Rezistor 68k 1 buc

8. Condensator 100uF 1 buc

9. BC549 Tranzistor

10. Sursa de alimentare de 9V

Schematic și de lucru

În imaginea de mai sus, este prezentată schema pentru oscilatorul Phase Shift. Am furnizat ieșirea ca intrare a rețelelor RC, care este furnizată din nou pe baza tranzistorului. Rețelele RC oferă schimbarea de fază necesară în calea de feedback care este din nou modificată de tranzistor. Frecvența oscilatorului RC poate fi calculată folosind această ecuație-

F este frecvența de oscilație, R și C sunt rezistența și capacitatea, iar N reprezintă numărul de etape de fază RC utilizate. Această formulă se aplică doar dacă rețeaua de fază folosește aceeași valoare de rezistență și capacitate, adică R1 = R2 și C1 = C2 = C3. Oscilatorul cu schimbare de fază poate fi făcut ca oscilator cu schimbare de fază variabil, care poate produce o gamă largă de frecvențe în funcție de valoarea prestabilită stabilită. Acest lucru se poate face cu ușurință prin schimbarea numai a condensatoarelor fixe C1, C2 și C3 cu un condensator variabil cu bandă triplă. Valoarea rezistorului trebuie fixată în astfel de cazuri.

În schema de mai sus, R4 și R5 formează un divizor de tensiune care asigură o tensiune de polarizare a tranzistorului BC549. R6 utilizat pentru a limita curentul de colector și R7 este utilizat pentru stabilitatea termică a BC549 Transistor în timpul funcționării. C4 este esențial, deoarece acesta este condensatorul de by-pass al emițătorului BC549.

BC549 este un tranzistor epitaxial din siliciu NPN. În imaginea de mai sus, este prezentat pachetul TO-92. Primul pin (1) este colectorul, 2 este baza și 3 este pinul emițătorului. Este utilizat pe scară largă în scopuri de comutare și amplificare. BC549 este din același segment de 547, 548 etc. pe scară largă. BC549 este versiunea cu zgomot redus. Folosim acest lucru pentru componenta activă a oscilatorului cu schimbare de fază, care va amplifica și va oferi o schimbare de fază suplimentară semnalului.

Am construit circuitul pe o placă de calcul.

Ieșirea circuitului oscilatorului cu schimbare de fază

Am conectat un osciloscop pe ieșire pentru a vedea unde sinusoidale. În imaginea de mai jos vom vedea conexiunile sondei noastre de osciloscop.

Am conectat două sonde osciloscopice, una galbenă pe ieșirea finală și una roșie pe a doua rețea RC. Canalul galben al osciloscopului va furniza rezultatul final de ieșire și Red canal va oferi de ieșire peste a doua etapă de filtru RC. Prin compararea celor două ieșiri, vom înțelege clar diferența dintre cele două faze ale undei sinusoidale. Alimentăm circuitul de la unitatea de alimentare pe bancă de 9V.

Aceasta este ultima ieșire din osciloscop.

Rezultatul final pe care l-am capturat din osciloscop este prezentat în imaginea de mai sus. Unda sinusoidală galbenă este aproape într-o fază, în timp ce semnalul roșu, captat din rețeaua RC a ^doua etapă, este în afara fazei. Putem vedea forma de undă capturată continuu în videoclipul de mai jos:

Ieșirea este destul de stabilă, iar interferența cu zgomotul este mai mică. Video complet poate fi găsit la sfârșitul acestui proiect.

Limitări ale circuitului oscilatorului cu schimbare de fază

Deoarece folosim BJT pentru oscilatorul cu schimbare de fază, există anumite limitări asociate cu BJT. Oscilația este stabilă la frecvențe joase, dacă mărim frecvența oscilația se va satura și ieșirea va fi distorsionată. De asemenea, amplitudinea undei de ieșire nu este atât de perfectă, va avea nevoie de circuite suplimentare pentru stabilizarea amplitudinii circuitelor formei de undă.

Efectul de încărcare adversă este, de asemenea, o problemă în etapa de rețea RC. Datorită efectului de încărcare, impedanța de intrare a celui de-al doilea pol modifică proprietățile de rezistență ale următorului prim filtru precedent. Filtrele suplimentare în cascadă agravează acest efect. De asemenea, din acest motiv, este dificil să se calculeze frecvența de oscilație folosind metoda formulă standard.

Utilizarea circuitului oscilatorului cu schimbare de fază

Utilizarea principală a unui oscilator cu schimbare de fază este de a crea undă sinusoidală pe ieșire. Deci, oriunde este necesară generarea de unde sinusoidale pure, se folosește oscilatorul cu schimbare de fază. De asemenea, în scopul schimbării de fază a unui anumit semnal, oscilatorul cu schimbare de fază oferă un control semnificativ asupra procesului de schimbare a fazelor. Alte utilizări ale oscilatoarelor de fază sunt:

1. În oscilatoarele audio
2. Invertor Sine Wave
3. Sinteza vocii
4. Unități GPS
5. Instrumente muzicale.

Dacă doriți să aflați mai multe despre oscilatorul Phase Shift, urmați linkul.