Faseskift oscillatorkredsløb

Vi har tidligere oprettet en komplet og detaljeret tutorial om Phase Shift Oscillator. Her vil vi se praktisk implementering af faseskiftoscillator. I dette projekt opretter vi faseforskydningsoscillatorkredsløb på breadboard og tester dets output ved hjælp af oscilloskop.

Hvad er fase- og faseændring?

Fase er en fuld cyklusperiode for en sinusformet bølge i en 360-graders reference. En komplet cyklus defineres som det interval, der kræves for at bølgeformen skal returnere sin vilkårlige startværdi. Fase betegnes som en spids position på denne bølgeformcyklus. Hvis vi ser den sinusformede bølge, identificerer vi let fasen.

I ovenstående billede vises en komplet bølgecyklus. Det første startpunkt for den sinusformede bølge er 0 grad i fase, og hvis vi identificerer hver positive og negative top og 0 point, får vi 90, 180, 270, 360 graders fase. Så når et sinusformet signal starter, er det en anden rejse end 0-graders reference, vi kalder det faseskiftet, der adskiller sig fra 0-graders reference.

Hvis vi ser det næste billede, identificerer vi, hvordan en faseskiftet sinusformet bølge ser ens ud…

I dette billede er der to AC sinusformede signalbølger præsenteret, den første grønne sinusformede bølge er 360 grader i fase, men den røde, der er kopien af ​​det første signal, som er 90 graders fase forskudt ud af det grønne signal fase.

Denne faseskift kan gøres ved hjælp af et simpelt RC-netværk.

Konstruktion og kredsløb

En faseforskydningsoscillator producerer en sinusbølge. En simpel faseforskydningsoscillator er RC-oscillator, der giver mindre end eller lig med 60-graders faseforskydning.

Ovenstående billede viser et enkelt polet faseforskydning RC-netværk eller stigen kredsløb, der forskyder fasen af ​​indgangssignalet lig med eller mindre end 60 grader.

Hvis vi kaskader der RC netværk, får vi 180 graders faseskift.

For at skabe oscillation og sinusbølgeoutput har vi brug for en aktiv komponent, enten Transistor eller Op-amp i inverterende konfiguration, og vi er nødt til at give output til disse komponenter tilbage til indgangen gennem det trepolede RC-netværk. Det vil producere en 360-graders faseskift ved udgangen og producere en sinusbølge.

I denne vejledning bruger vi Transistor som et aktivt element og producerer sinusbølge gennem det.

Forudsætninger

For at opbygge kredsløbet har vi brug for følgende ting-

1. Brødbræt

2. 3 stk.1uF keramiske kondensatorer

3. 3 stk 680R modstand

4. 2,2 k modstand 1 stk

5. 10k modstand 1 stk

6. 100R modstand 1 stk

7. 68k modstand 1 stk

8. 100uF kondensator 1 stk

9. BC549 Transistor

10. 9V strømforsyning

Skematisk og arbejder

I ovenstående billede vises skematisk for faseskiftoscillator. Vi leverede output som input fra RC-netværk, som igen tilvejebringes på tværs af bunden af ​​transistoren. RC-netværkerne tilvejebringer det nødvendige faseskift i feedbackvejen, som igen ændres af transistoren. Frekvensen af ​​RC Oscillator kan beregnes ved hjælp af denne ligning-

F er svingningsfrekvensen, R og C er modstanden og kapacitansen, og N står for antallet af anvendte RC-faseforskydningstrin. Denne formel gælder kun, hvis faseforskydningsnetværket bruger samme modstands- og kapacitansværdi, det betyder R1 = R2 og C1 = C2 = C3. Faseskiftoscillatoren kan laves som en variabel faseforskydningsoscillator, som kan producere et bredt frekvensområde afhængigt af den forudindstillede værdi, der er bestemt. Dette kan gøres let ved kun at skifte de faste kondensatorer C1, C2 og C3 med en tredobbelt variabel kondensator. Modstandsværdien skal være fast i sådanne tilfælde.

I ovenstående skema danner R4 og R5 en spændingsdeler, der tilvejebringer en forspænding til transistoren BC549. Den R6 anvendes til at begrænse kollektorstrømmen og R7 anvendes til den termiske stabilitet af BC549 Transistor under drift. C4 er vigtig, da dette er emitter-by-pass kondensatoren til BC549.

BC549 er en NPN Epitaxial Silicon Transistor. I ovenstående billede vises TO-92-pakken. Første stift (1) er samleren, 2 er basen og 3 er emitterstiften. Det bruges i vid udstrækning til skift og forstærkning. BC549 er fra det samme segment af almindeligt anvendte 547, 548 osv. BC549 er version med lav støj. Vi bruger dette til vores faseforskydningsoscillators aktive komponent, som forstærker og giver en yderligere faseforskydning til signalet.

Vi har konstrueret kredsløbet på et brødbræt.

Output af fase skift oscillator kredsløb

Vi forbandt et oscilloskop på tværs af output for at se sinusbølgen. I nedenstående billede vil vi se vores Oscilloskop-probe-forbindelser.

Vi tilsluttede to oscilloskopprober, den gule over den endelige output og den røde over det andet RC-netværk. Den gule kanal i Oscilloskopet vil give resultatet af den endelige output, og den røde kanal vil levere output over andet trin RC-filter. Ved at sammenligne de to udgange vil vi tydeligt forstå forskellen mellem de to faser af sinusbølgen. Vi forsyner kredsløbet fra 9V bænkstrømforsyningsenhed.

Dette er den endelige produktion fra Oscilloskopet.

Den endelige output, vi har taget fra Oscilloskopet, vises i ovenstående billede. Den gule sinusbølge er næsten i en fase, mens det røde signal, fanget fra ^2. trin RC-netværk, er ude af fasen. Vi kan se den optagne bølgeform kontinuerligt i nedenstående video:

Outputtet er ret stabilt, og støjinterferensen er lavere. Komplet video kan findes i slutningen af ​​dette projekt.

Begrænsninger for faseskift-oscillatorkredsløb

Da vi bruger BJT til faseskiftoscillator, er der visse begrænsninger forbundet med BJT. Svingningen er stabil ved lave frekvenser, hvis vi øger frekvensen, vil svingningen blive mættet, og output vil blive forvrænget. Udgangsbølgemplituden er heller ikke så perfekt, den har brug for yderligere kredsløb for at stabilisere amplituden af ​​bølgeformskredsløbet.

Uønsket belastningseffekt er også et problem på RC-netværksstadiet. På grund af belastningseffekten ændrer den anden pols indgangsimpedans modstandsegenskaberne for det næste foregående første polfilter. Yderligere filtrerende kaskader forværrer denne effekt. På grund af denne grund er det også vanskeligt at beregne svingningsfrekvensen ved hjælp af standardformelmetoden.

Brug af faseskift-oscillatorkredsløb

Hovedanvendelsen af ​​en faseforskydningsoscillator er at skabe sinusbølge på tværs af dens output. Så uanset hvor der er behov for ren sinusbølgeproduktion, anvendes faseforskydningsoscillator. Med henblik på faseforskydning af et bestemt signal tilvejebringer faseforskydningsoscillatoren også betydelig kontrol over forskydningsprocessen. Andre anvendelser af faseforskydningsoscillatorer er:

1. I lydoscillatorer
2. Sine Wave inverter
3. Stemmesyntese
4. GPS-enheder
5. Musikinstrumenter.

Hvis du vil lære mere om Phase Shift Oscillator, skal du følge linket.