Fasförskjutningsoscillatorkrets

Vi har tidigare skapat en fullständig och detaljerad handledning om Phase Shift Oscillator. Här kommer vi att se praktisk implementering av fasförskjutningsoscillator. I det här projektet skapar vi fasförskjutningsoscillatorkrets på brödbräda och testar dess produktion med hjälp av oscilloskop.

Vad är fas- och fasförskjutning?

Fas är en hel cykelperiod av en sinusformad våg i en 360-gradersreferens. En fullständig cykel definieras som det intervall som krävs för att vågformen ska returnera sitt godtyckliga initialvärde. Fas betecknas som en spetsig position på denna vågformcykel. Om vi ​​ser den sinusformade vågen kommer vi lätt att identifiera fasen.

I bilden ovan visas en komplett vågcykel. Den initiala startpunkten för sinusformad våg är 0 grad i fas och om vi identifierar varje positiv och negativ topp och 0 poäng får vi 90, 180, 270, 360 graders fas. Så när en sinusformad signal startar är det en annan resa än 0-gradersreferensen, vi kallar det fasförskjutning som skiljer sig från 0-gradersreferens.

Om vi ​​ser nästa bild kommer vi att identifiera hur en fasförskjuten sinusformad våg liknar…

I den här bilden presenteras två sinusformade signalvågar, den första gröna sinusformade vågen är 360 grader i fas men den röda som är repliken för den första signalen, vilken är 90 graders fasförskjuten från den gröna signalens fas.

Denna fasförskjutning kan göras med ett enkelt RC-nätverk.

Konstruktion och krets

En fasförskjutningsoscillator producerar en sinusvåg. En enkel fasförskjutningsoscillator är RC-oscillator som ger mindre än eller lika med 60-graders fasförskjutning.

Ovan bilden visar ett enpoligt fasförskjutnings-RC-nätverk eller stegen krets som skiftar fasen för insignalen lika med eller mindre än 60 grader.

Om vi ​​kaskaderar det RC-nätverket får vi 180 graders fasförskjutning.

För att skapa oscillation och sinusvågsutgång behöver vi en aktiv komponent, antingen Transistor eller Op-amp i inverterande konfiguration, och vi måste mata tillbaka utgången från dessa komponenter till ingången genom det trepoliga RC-nätverket. Det kommer att producera en 360-graders fasförskjutning vid utgången och producera en sinusvåg.

I denna handledning kommer vi att använda Transistor som ett aktivt element och producera sinusvåg genom den.

Förutsättningar

För att bygga kretsen behöver vi följande saker-

1. Brödbräda

2. 3 st.1uF keramiska kondensatorer

3. 3 st 680R motstånd

4. 2,2 k motstånd 1 st

5. 10k motstånd 1 st

6. 100R motstånd 1 st

7. 68k motstånd 1 st

8. 100uF kondensator 1 st

9. BC549 Transistor

10. 9V strömförsörjning

Schematisk och arbetar

I bilden ovan visas schemat för fasförskjutningsoscillator. Vi gav utgången som ingången till RC-nätverk som återigen tillhandahålls över basen av transistorn. RC-nätverk tillhandahåller den nödvändiga fasförskjutningen i återkopplingsvägen som återigen ändras av transistorn. Frekvensen för RC-oscillatorn kan beräknas med hjälp av denna ekvation-

F är svängningsfrekvensen, R och C är motståndet och kapacitansen, och N står för antalet RC-fasförskjutningssteg som används. Denna formel är endast tillämplig om fasförskjutningsnätverket använder samma motstånds- och kapacitansvärde, det betyder R1 = R2 och C1 = C2 = C3. Fasförskjutningsoscillatorn kan göras som en variabel fasförskjutningsoscillator som kan producera ett brett frekvensområde beroende på det förinställda värdet som bestämts. Detta kan göras enkelt genom att endast ändra de fasta kondensatorerna C1, C2 och C3 med en variabel kondensator med trippelgång. Motståndsvärde bör fastställas i sådana fall.

I ovanstående schema bildar R4 och R5 en spänningsdelare som tillhandahåller en förspänning till transistorn BC549. Den R6 används för att begränsa kollektorströmmen och R7 används för den termiska stabiliteten hos BC549 Transistor under drift. C4 är viktigt eftersom det här är emitterbypass-kondensatorn för BC549.

BC549 är en NPN Epitaxial Silicon Transistor. I bilden ovan visas TO-92-paketet. Första stiftet (1) är samlaren, 2 är basen och 3 är emitterstiftet. Det används ofta i omkopplings- och förstärkningssyfte. BC549 kommer från samma segment av allmänt använda 547, 548 etc. BC549 är versioner med låg ljudnivå. Vi använder detta för vår fasförskjutningsoscillatorns aktiva komponent som förstärker och ger en ytterligare fasförskjutning till signalen.

Vi har konstruerat kretsen på en bräda.

Utgång från fasförskjutningsoscillatorkrets

Vi kopplade ett Oscilloskop över utgången för att se sinusvågen. I bilden nedan ser vi våra Oscilloskop-sondanslutningar.

Vi anslöt två oscilloskopprober, gul över den slutliga utgången och den röda över andra RC-nätverk. Den gula kanalen i Oscilloskopet kommer att ge resultatet av den slutliga utgången och den röda kanalen kommer att ge utgången över andra stegets RC-filter. Genom att jämföra de två utgångarna förstår vi tydligt skillnaden mellan sinusvågens två faser. Vi driver strömkretsen från 9V bänkströmförsörjningsenhet.

Detta är den slutliga produktionen från Oscilloskopet.

Den slutliga produktionen som vi fångade från Oscilloskopet visas i bilden ovan. Den gula sinusvåg nästan i en fas, medan den röda signalen fångas från 2 ^{: a} steget RC Network är ur fas. Vi kan se den fångade vågformen kontinuerligt i videon nedan:

Utgången är ganska stabil och störningarna är lägre. Komplett video finns i slutet av detta projekt.

Begränsningar av fasförskjutningsoscillatorkrets

Eftersom vi använder BJT för fasförskjutningsoscillator finns det vissa begränsningar associerade med BJT. Svängningen är stabil vid låga frekvenser, om vi ökar frekvensen kommer svängningen att mättas och utmatningen kommer att förvrängas. Utgångsvågamplituden är inte heller så perfekt, den kommer att behöva ytterligare kretsar för att stabilisera vågformskretsens amplitud.

Biverkningseffekt är också ett problem i RC-nätverksstadiet. På grund av belastningseffekten ändrar den andra polens ingångsimpedans motståndsegenskaperna hos nästa föregående första polfilter. Ytterligare filter som kaskaderar förvärrar denna effekt. På grund av denna anledning är det också svårt att beräkna svängningsfrekvensen med standardformelmetoden.

Användning av fasförskjutningsoscillatorkrets

Huvudanvändningen av en fasförskjutningsoscillator är att skapa sinusvåg över dess utgång. Så, varhelst ren sinusgenerering behövs, används fasförskjutningsoscillator. För syftet med fasförskjutning av en viss signal ger fasförskjutningsoscillatorn också betydande kontroll över växlingsprocessen. Andra användningar av fasförskjutningsoscillatorer är:

1. I ljudoscillatorer
2. Sine Wave inverter
3. Röstsyntes
4. GPS-enheter
5. Musikinstrument.

Om du vill lära dig mer om Phase Shift Oscillator, följ länken.