Fazės poslinkio osciliatoriaus grandinė

Anksčiau mes sukūrėme išsamią ir išsamią fazės poslinkio osciliatoriaus pamoką. Čia pamatysime fazės poslinkio osciliatoriaus praktinį įgyvendinimą. Šiame projekte mes sukuriame fazės poslinkio osciliatoriaus grandinę ant duonos lentos ir išbandome jos išvestį naudojant osciloskopą.

Kas yra fazė ir fazės poslinkis?

Fazė yra visas sinusoidinės bangos ciklo laikotarpis 360 laipsnių atskaitos tašku. Pilnas ciklas apibrėžiamas kaip intervalas, reikalingas, kad bangos forma grąžintų savavališką pradinę vertę. Fazė šiame bangos formos cikle žymima kaip smaili padėtis. Jei pamatysime sinusinę bangą, mes lengvai atpažinsime fazę.

Aukščiau pateiktame paveikslėlyje parodytas visas bangų ciklas. Pradinis sinusoidinės bangos pradinis taškas yra 0 laipsnių fazėje ir jei nustatysime kiekvieną teigiamą ir neigiamą smailę ir 0 taškų, gausime 90, 180, 270, 360 laipsnių fazę. Taigi, kai prasideda sinusoidinis signalas, jis skiriasi nuo 0 laipsnių atskaitos, mes jį vadiname poslinkiu, diferencijuojant nuo 0 laipsnių atskaitos.

Jei pamatysime kitą vaizdą, nustatysime, kaip fazės pasislinkusi sinusinė banga atrodo vienodai…

Šiame paveikslėlyje pateikiamos dvi kintamosios sinusoidinės signalo bangos, pirmoji žalioji sinusoidinė banga yra 360 laipsnių fazėje, bet raudona, kuri yra pirmojo signalo kopija, kuri yra 90 laipsnių fazė, perkelta iš žalio signalo fazės.

Šis fazių perkėlimas gali būti atliekamas naudojant paprastą RC tinklą.

Konstrukcija ir grandinė

Fazės poslinkio generatorius sukuria sinusinę bangą. Paprastas fazės poslinkio osciliatorius yra RC osciliatorius, užtikrinantis mažesnį arba lygų 60 laipsnių fazės poslinkiui.

Virš paveikslėlio pavaizduotas vieno poliaus fazės poslinkio RC tinklas arba kopėčių grandinė, kuri perkelia įėjimo signalo fazę lygią ar mažesnę nei 60 laipsnių.

Jei kaskadosime RC tinkle, gausime 180 laipsnių fazės poslinkį.

Dabar, norint sukurti svyravimus ir sinusinės bangos išvestį, mums reikia aktyvaus komponento - tranzistoriaus arba op-amp - invertuojančioje konfigūracijoje, ir mes turime grąžinti tų komponentų išvestį į įvestį per trijų polių RC tinklą. Tai sukels 360 laipsnių fazės poslinkį išėjime ir sukurs sinusinę bangą.

Šioje pamokoje mes naudosime tranzistorių kaip aktyvų elementą ir per jį gaminsime sinusinę bangą.

Išankstiniai reikalavimai

Norėdami sukurti grandinę, turime šiuos dalykus:

1. Breadboard

2. 3 vnt.1uF keraminių kondensatorių

3. 3 vnt. 680R rezistoriaus

4. 2,2k rezistorius 1 vnt

5. 10k rezistorius 1 vnt

6. 100R rezistorius 1 vnt

7. 68k rezistorius 1 vnt

8. 100uF kondensatorius 1 vnt

9. BC549 tranzistorius

10. 9V maitinimo šaltinis

Schema ir darbas

Aukščiau pateiktame paveikslėlyje parodyta fazinio poslinkio osciliatoriaus schema. Mes pateikėme išvestį kaip RC tinklų įvestį, kuri vėl teikiama visoje tranzistoriaus bazėje. RC tinklai užtikrina reikiamą fazės poslinkį grįžtamojo ryšio kelyje, kurį vėl keičia tranzistorius. RC osciliatoriaus dažnį galima apskaičiuoti naudojant šią lygtį:

F yra svyravimo dažnis, R ir C yra varža ir talpa, o N reiškia naudojamų RC fazių poslinkių skaičių. Ši formulė taikoma tik tuo atveju, jei fazių poslinkio tinkle naudojama ta pati varžos ir talpos vertė, tai reiškia, kad R1 = R2 ir C1 = C2 = C3. Fazės poslinkio osciliatorius gali būti pagamintas kaip kintamasis fazės poslinkio osciliatorius, kuris gali sukurti platų dažnių diapazoną, priklausomai nuo iš anksto nustatytos vertės. Tai galima lengvai padaryti pakeitus tik fiksuotus kondensatorius C1, C2 ir C3 trigubos grupės kintamuoju kondensatoriumi. Tokiais atvejais turėtų būti nustatyta rezistoriaus vertė.

Pirmiau pateiktoje schemoje R4 ir R5 sudaro įtampos daliklį, kuris suteikia tranzistoriaus BC549 įtampą. R6 naudojamos siekiant apriboti kolektoriaus srovę ir R7 yra naudojamas šilumos stabilumo BC549 tranzistorius operacijos metu. C4 yra būtinas, nes tai yra BC549 emiterio apeinamasis kondensatorius.

BC549 yra NPN epitaksinis silicio tranzistorius. Aukščiau pateiktame paveikslėlyje parodytas paketas TO-92. Pirmasis kaištis (1) yra kolektorius, 2 yra pagrindas ir 3 yra emiterio kaištis. Jis plačiai naudojamas perjungimo ir stiprinimo tikslais. BC549 yra iš to paties segmento plačiai naudojamų 547, 548 ir kt. BC549 yra mažo triukšmo versija. Mes tai naudojame savo fazės poslinkio osciliatoriaus aktyviajam komponentui, kuris sustiprins ir suteiks papildomą signalo fazės poslinkį.

Mes sukonstravome grandinę ant duonos lentos.

Fazinio poslinkio osciliatoriaus grandinės išvestis

Per išvestį prijungėme osciloskopą, kad pamatytume sinusinę bangą. Žemiau esančiame paveikslėlyje pamatysime mūsų osciloskopo zondo jungtis.

Mes sujungėme du osciloskopo zondus, geltoną - per galutinį išėjimą, o raudoną - per antrąjį RC tinklą. Geltona kanalo nuo osciloskopu teiks galutinės produkcijos rezultatą ir raudona kanalas teiks produkciją visoje antrasis etapas RC filtru. Palyginę du išėjimus, mes aiškiai suprasime skirtumą tarp dviejų sinusinės bangos fazių. Mes maitiname grandinę iš 9 V stendo maitinimo bloko.

Tai yra galutinis osciloskopo rezultatas.

Galutinis rezultatas, kurį užfiksavome iš osciloskopo, rodomas aukščiau esančiame paveikslėlyje. Geltonoji sinusinė banga yra beveik fazėje, o raudonasis signalas, užfiksuotas iš ^antrojo etapo RC tinklo, yra ne fazėje. Užfiksuotą bangos formą galime matyti toliau pateiktame vaizdo įraše:

Išvestis yra gana stabili, o triukšmo trukdžiai yra mažesni. Pilną vaizdo įrašą rasite šio projekto pabaigoje.

Fazinio poslinkio osciliatoriaus grandinės apribojimai

Kadangi mes naudojame BJT fazės poslinkio osciliatoriui, yra tam tikri apribojimai, susiję su BJT. Žemuose dažniuose svyravimas yra stabilus, jei padidinsime dažnį, svyravimas prisotins ir išvestis bus iškreipta. Be to, išėjimo bangos amplitudė nėra tokia tobula, jai reikės papildomos schemos, kad stabilizuotų bangos formos grandinės amplitudę.

Neigiamas apkrovos efektas taip pat yra problema RC tinklo etape. Dėl apkrovos efekto antrojo poliaus įėjimo varža keičia kito ankstesnio pirmojo poliaus filtro atsparumo savybes. Papildomi kaskadiniai filtrai šį efektą pablogina. Be to, dėl šios priežasties sunku apskaičiuoti svyravimo dažnį naudojant standartinį formulės metodą.

Fazinio poslinkio osciliatoriaus grandinės naudojimas

Pagrindinis fazės poslinkio osciliatoriaus naudojimas yra sinusinės bangos sukūrimas visame jo išėjime. Taigi visur, kur reikia grynos sinusinės bangos generavimo, naudojamas fazės poslinkio osciliatorius. Be to, tam tikro signalo fazės poslinkio tikslu fazės poslinkio osciliatorius suteikia reikšmingą poslinkio proceso kontrolę. Kiti fazės poslinkio osciliatorių naudojimo būdai:

1. Garso osciliatoriuose
2. Sinusinės bangos keitiklis
3. Balso sintezė
4. GPS vienetai
5. Muzikos instrumentai.

Jei norite sužinoti daugiau apie fazės poslinkio osciliatorių, spustelėkite nuorodą.