Схема на осцилатор с фазово изместване

По-рано създадохме пълен и подробен урок за осцилатора на фазово изместване. Тук ще видим практическо изпълнение на осцилатор с фазово изместване. В този проект ние създаваме осцилаторна верига с фазово изместване на макет и тестваме изхода му с помощта на осцилоскоп.

Какво е Phase and Phase Shift?

Фазата е период на пълен цикъл на синусоидална вълна в 360-градусова референция. Пълният цикъл се дефинира като интервал, необходим на формата на вълната да върне произволната си начална стойност. Фазата се обозначава като заострена позиция на този цикъл на форма на вълната. Ако видим синусоидалната вълна, лесно ще идентифицираме фазата.

В горното изображение е показан пълен цикъл на вълната. Началната начална точка на синусоидалната вълна е 0 градуса във фаза и ако идентифицираме всеки положителен и отрицателен пик и 0 точки, ще получим 90, 180, 270, 360-градусова фаза. Така че, когато синусоидален сигнал започне, това е пътуване, различно от 0-градусовата референция, ние го наричаме фазово изместено, диференцирано от 0-градусово еталон.

Ако видим следващото изображение, ще идентифицираме как синусоидалната вълна с изместена фаза изглежда еднакво…

В това изображение са представени две AC синусоидални сигнални вълни, първата зелена синусоидална вълна е на 360 градуса във фаза, но червената, която е реплика на първия сигнал, който е 90-градусова фаза, изместена от фазата на зеления сигнал.

Това изместване на фазите може да се извърши с помощта на обикновена RC мрежа.

Строителство и верига

Осцилаторът с фазово изместване създава синусоида. Един прост осцилатор с фазово изместване е RC осцилатор, който осигурява по-малко или равно на 60-градусово фазово изместване.

Горното изображение показва еднополюсна RC мрежа за фазово изместване или стълбова верига, която измества фазата на входния сигнал, равна на или по-малка от 60 градуса.

Ако каскадираме там RC мрежа, ще получим фазово изместване на 180 градуса.

Сега, за да създадем осцилация и изход на синусоида, се нуждаем от активен компонент, или транзистор, или Op-усилвател в инвертираща конфигурация, и трябва да върнем изхода на тези компоненти към входа чрез триполюсната RC мрежа. Той ще доведе до 360-градусово фазово изместване на изхода и ще произведе синусоида.

В този урок ще използваме транзистора като активен елемент и ще създадем синусоида през него.

Предварителни условия

За да изградим веригата, се нуждаем от следните неща-

1. Макет

2. 3 бр. Керамични кондензатори.1uF

3. 3 бр. 680R резистор

4. 2.2k резистор 1 бр

5. 10k резистор 1 бр

6. 100R резистор 1 бр

7. 68k резистор 1 бр

8. 100uF кондензатор 1 бр

9. BC549 транзистор

10. 9V захранване

Схематично и работещо

В горното изображение е показана схемата за осцилатор на фазово изместване. Предоставихме изхода като вход на RC-мрежите, който отново се предоставя през основата на транзистора. RC мрежите осигуряват необходимото фазово изместване в обратната връзка, което отново се променя от транзистора. Честотата на RC осцилатора може да бъде изчислена с помощта на това уравнение-

F е честотата на трептене, R и C са съпротивлението и капацитета, а N означава Брой използвани фази на RC фазово изместване. Тази формула е приложима само ако мрежата за фазово изместване използва една и съща стойност на съпротивлението и капацитета, което означава R1 = R2 и C1 = C2 = C3. Осцилаторът за фазово изместване може да бъде направен като осцилатор с променливо фазово изместване, който може да генерира широк диапазон от честоти в зависимост от предварително зададената стойност. Това може да стане лесно чрез промяна само на фиксираните кондензатори C1, C2 и C3 с тройна променлива кондензаторна банда. Стойността на резистора трябва да бъде фиксирана в такива случаи.

В горната схема R4 и R5 образуват делител на напрежението, който осигурява напрежение на отклонение към транзистора BC549. В R6 използва за ограничаване на колектора ток и R 7 се използва за термичната стабилност на BC549 Transistor време на работа. С4 е от съществено значение, тъй като това е кондензаторът за байпас на емитер на BC549.

BC549 е NPN епитаксиален силициев транзистор. В горното изображение е показан пакетът TO-92. Първият щифт (1) е колекторът, 2 е основата и 3 е излъчващият щифт. Той се използва широко за превключване и усилване. BC549 е от същия сегмент на широко използваните 547, 548 и т.н. BC549 е версия с ниско ниво на шум. Използваме това за активния компонент на фазовия осцилатор, който ще се усили и ще осигури допълнително фазово изместване към сигнала.

Изградихме веригата на макет.

Изход на веригата на фазовия осцилатор

Свързахме осцилоскоп през изхода, за да видим синусоидата. На изображението по-долу ще видим нашите връзки на сондата на осцилоскоп.

Свързахме две сонди на осцилоскоп, едната жълта през крайния изход и червената през втората RC мрежа. Най- жълт канал на осцилоскоп ще предостави резултатите от крайния изход и Red канал ще предостави на изхода през втория етап RC филтър. Чрез сравняване на двата изхода ясно ще разберем разликата между двете фази на синусоида. Захранваме веригата от захранващ блок 9V пейка.

Това е крайният изход от осцилоскопа.

Финалният изход, който заснехме от осцилоскопа, е показан на горното изображение. Жълтата синусоида е почти във фаза, докато червеният сигнал, уловен от 2- ^ри етап RC мрежа, е извън фазата. Можем да видим непрекъснато заснетата форма на вълната във видеото по-долу:

Изходът е доста стабилен, а шумовите смущения са по-ниски. Пълно видео може да се намери в края на този проект.

Ограничения на веригата за осцилатор на фазово изместване

Тъй като използваме BJT за осцилатор с фазово изместване, има определени ограничения, свързани с BJT. Трептенето е стабилно при ниски честоти, ако увеличим честотата, трептенето ще се насити и изходът ще бъде изкривен. Също така, амплитудата на изходната вълна не е толкова перфектна, тя ще се нуждае от допълнителни схеми за стабилизиране на амплитудата на веригата на формата на вълната.

Неблагоприятният ефект на натоварване също е проблем на етапа на RC мрежата. Поради ефекта на натоварване, входният импеданс на втория полюс променя свойствата на съпротивлението на следващия предходен първи полюсен филтър. Допълнителните филтри каскадни влошават този ефект. Също така, поради тази причина е трудно да се изчисли честотата на трептене, използвайки стандартния формулен метод.

Използване на верига за осцилатор на фазово изместване

Основното използване на осцилатора с фазово изместване е да се създаде синусоида по целия му изход. Така че, навсякъде, където е необходимо чисто генериране на синусоида, се използва осцилатор с фазово изместване. Също така, с цел фазово изместване на определен сигнал, осцилаторът на фазово изместване осигурява значителен контрол върху процеса на превключване. Други употреби на осцилатори с фазово изместване са:

1. В аудио генераторите
2. Инвертор на синусоида
3. Синтез на глас
4. GPS единици
5. Музикални инструменти.

Ако искате да научите повече за Phase Shift Oscillator, следвайте връзката.