- Square to Sine Wave Converter med RC-nätverk
- Square to Sine Wave Converter Circuit Diagram
- Arbetsprincip för Square Wave Converter
- Välja R- och C-värden för Square Wave Converter Circuit
- Testar vår Square to Sine Wave Converter Circuit
Fyrkantvåg till sinusomvandlare-krets är en viktig analog krets som omvandlar fyrkantiga vågformer till sinusvågformer. Den har ett brett spektrum av applikationer inom många olika områden av elektronik, såsom matematiska operationer, akustik, ljudapplikation, växelriktare, strömkälla, funktionsgenerator, etc.
I detta projekt kommer vi att diskutera hur en fyrkantvåg till sinusvågomvandlare fungerar och hur den kan byggas med enkel passiv elektronik. Du kan också kolla in andra kretsar för vågformgeneratorer som anges nedan.
- Square Wave Generator Circuit
- Sine Wave Generator Circuit
- Triangle Wave Generator Circuit
- Sawtooth Wave Generator Circuit
Square to Sine Wave Converter med RC-nätverk
En fyrkantvåg till sinusvågomvandlare kan byggas med 6 passiva komponenter, nämligen kondensatorer och tre motstånd. Med hjälp av dessa tre kondensatorer och tre motstånd kan ett 3-stegs RC-nätverk byggas som tar en fyrkantig våg som ingång och sinusvåg som utgång. En enkel enstegs RC-nätverkskrets visas nedan.
I kretsen ovan visas ett enstegs RC-filter där ett enda motstånd och en enda kondensator används. Ovanstående krets är ganska enkel. Kondensatorn laddas beroende på fyrkantvågens status. Om fyrkantvågen i ingången är i hög position laddas kondensatorn och om fyrkantsvågen är i låg position blir kondensatorn urladdad.
En varierande signalvåg som en fyrkantvåg har en frekvens, beroende på denna frekvens ändras utgången från kretsarna. På grund av kretsens beteende kallas RC-filtret en RC-integratorkrets. En RC-integratorkrets ändrar signalutgången beroende på frekvensen och kan ändra fyrkantvåg till en triangulär eller triangulär våg till en sinusvåg.
Square to Sine Wave Converter Circuit Diagram
I denna handledning använder vi dessa RC-integratorkretsar (RC-filternät) för att konvertera fyrkantvåg till sinusvåg. Det fullständiga kretsschemat för omvandlaren ges nedan, och som du kan se har det bara mycket få passiva komponenter.
Kretsen består av tre steg av RC-filterkretsar. Varje steg har sin egen omvandlingsbetydelse, låt oss förstå hur varje steg fungerar och hur det bidrar till att omvandla fyrkantvåg till sinusvåg genom att titta på vågformsimuleringen
Arbetsprincip för Square Wave Converter
För att veta hur kvadratvåg till sinusvågomvandlare fungerar måste man förstå vad som händer i varje RC-filtersteg.
Första stadiet:
I det första RC-nätverkssteget har det ett motstånd i serie och kondensator parallellt. Utgången finns tillgänglig över kondensatorn. Kondensatorn laddas upp via motståndet i serie. Men eftersom kondensatorn är en frekvensberoende komponent tar det tid att ladda. Denna laddningshastighet kan dock bestämmas av filterets RC-tidskonstant. Genom laddning och urladdning av kondensatorn och eftersom utgången kommer från kondensatorn är vågformen mycket beroende av kondensatorns laddningsspänning. Den kondensator spänningen under laddningstiden kan bestämmas genom den nedan formula-
V C = V (1 - e - (t / RC))
Och urladdningsspänning kan bestämmas av–
V C = V (e - (t / RC))
Från ovanstående två formler är därför RC-tidskonstanten en viktig faktor för att bestämma hur mycket laddning kondensatorn lagrar samt hur mycket urladdning som sker för kondensatorn under en RC-tidskonstant. Om vi väljer kondensatorns värde som 0.1uF och motståndet som 100 k-ohm som bilden nedan, kommer den att ha en tidskonstant på 10 mili-sekunder.
Om en 10 ms av en konstant fyrkantig våg tillhandahålls över detta RC-filter kommer utgångsvågformen att vara så här på grund av laddning och urladdning av kondensatorn i RC-tidskonstanten på 10 ms.
Vågen är den parabolformade exponentiella vågformen.
Andra fasen:
Nu är utgången från det första RC-nätverkssteget ingången från det andra RC-nätsteget. Detta RC-nätverk tar den parabolformade exponentiella vågformen och gör den till en triangulär vågform. Genom att använda samma RC-konstant laddnings- och urladdningsscenario ger RC-filtren i det andra steget en rakt stigande lutning när kondensatorn laddas och en rakt fallande lutning när kondensatorn laddas ur.
Utgången från detta steg är ramputgång, en ordentlig triangulär våg.
Tredje etappen:
I detta tredje RC-nätverkssteg är utsignalen från det andra RC-nätet ingången till det tredje RC-nätverkssteget. Det tar den triangulära rampvågen som ingång och ändrar sedan formarna på de triangulära vågorna. Det ger en sinusvåg där den övre och nedre delen av den triangulära vågen släpper ut och gör dem böjda. Utgången är ganska nära en sinusvågsutgång.
Välja R- och C-värden för Square Wave Converter Circuit
Kondensator- och motståndsvärdet är den viktigaste parametern i denna krets. Eftersom utan rätt kondensator och motståndsvärde kommer RC-tidskonstanten inte att matchas för en viss frekvens och kondensatorn kommer inte att få tillräckligt med tid för att ladda eller urladdas. Detta resulterar i en förvrängd utgång eller till och med vid hög frekvens, motståndet fungerar som ett enda motstånd och kan producera samma vågform som den gavs över ingången. Så, kondensator- och motståndsvärden måste väljas korrekt.
Om ingångsfrekvensen kan ändras kan man välja en slumpmässig kondensator och ett motståndsvärde och ändra frekvensen enligt kombinationen. Det är bra att använda samma kondensator och motståndsvärde för alla filtersteg.
För en snabb referens, vid låga frekvenser, använd en kondensator med högre värde och välj en kondensator med lägre värden för höga frekvenser. Men om alla komponenter, R1, R2 och R3 är samma värde och alla kondensatorer C1, C2, C3 är samma värde, kan kondensatorn och motståndet väljas med formeln nedan -
f = 1 / (2π x R x C)
Där F är frekvensen, R är motståndsvärdet i Ohm, C är kapacitansen i Farad.
Nedan visas schematisk en tre-stegs RC-integratorkrets som har beskrivits tidigare. Kretsen använder emellertid 4,7nF kondensatorer och 1 kilo-ohm motstånd. Detta skapar ett acceptabelt frekvensområde i 33 kHz-området.
Testar vår Square to Sine Wave Converter Circuit
Schemat är gjord i ett brödbräda och en funktionsgenerator tillsammans med ett oscilloskop används för att kontrollera utgångsvågen. Om du inte har en funktionsgenerator för att generera fyrkantsvåg kan du antingen bygga din egen fyrkantsvåggenerator eller till och med en Arduino Waveform Generator som du kan använda för alla vågformrelaterade projekt. Kretsen är väldigt enkel och därför byggs den lätt på panelen som du kan se nedan.
För denna demonstration använder vi en funktionsgenerator och som du kan se i bilden nedan är funktionsgeneratorn inställd på önskad 33 kHz fyrkantvågsutgång.
Utdata kan observeras i ett oscilloskop, en ögonblicksbild av utdata från omfånget ges nedan. Den inmatade fyrkantiga vågen visas i gul färg och utgångens sinusvåg visas i röd färg.
Kretsen fungerade som förväntat för en ingångsfrekvens som sträcker sig från 20 kHz till 40 kHz, du kan se videon nedan för mer information om hur kretsen fungerar. Hoppas att du gillade självstudien och lärde dig något användbart. Om du har några frågor lämnar du dem i kommentarfältet nedan. Eller så kan du också använda våra forum för att skicka andra tekniska frågor.