Krug oscilatora faznog pomaka

Prethodno smo stvorili cjelovit i detaljan vodič o oscilatoru faznog pomaka. Ovdje ćemo vidjeti praktičnu primjenu oscilatora faznog pomaka. U ovom projektu stvaramo oscilatorni krug faznog pomaka na ploči i ispitujemo njegov izlaz pomoću osciloskopa.

Što je fazni i fazni pomak?

Faza je razdoblje punog ciklusa sinusnog vala u referenci od 360 stupnjeva. Kompletni ciklus definiran je kao interval potreban da valni oblik vrati svoju proizvoljnu početnu vrijednost. Faza je označena kao šiljasti položaj na ovom ciklusu valnog oblika. Ako vidimo sinusni val, lako ćemo identificirati fazu.

Na gornjoj slici prikazan je cjeloviti valni ciklus. Početna početna točka sinusnog vala je 0 stupnjeva u fazi i ako identificiramo svaki pozitivni i negativni vrh i 0 bodova, dobit ćemo fazu od 90, 180, 270, 360 stupnjeva. Dakle, kada sinusoidni signal započne putovanje koje nije referenca od 0 stupnjeva, nazivamo ga fazno pomaknutim razlikovanjem od reference od 0 stupnjeva.

Ako vidimo sljedeću sliku, identificirat ćemo kako sinusni val s pomaknutim fazama izgleda jednako…

Na ovoj su slici predstavljena dva AC sinusoidna signalna vala, prvi Zeleni sinusoidni val ima 360 stupnjeva u fazi, ali crveni koji je replika prvog signala, koji je za 90 stupnjeva pomaknut iz faze zelenog signala.

Ovo pomicanje faza može se izvršiti pomoću jednostavne RC mreže.

Konstrukcija i krug

Oscilator s faznim pomakom stvara sinusni val. Jednostavni oscilator faznog pomaka je RC oscilator koji pruža pomak faze manji ili jednak faznom pomaku od 60 stupnjeva.

Iznad slike je prikazana jednopolna RC mreža faznog pomaka ili ljestvičasti krug koji pomiče fazu ulaznog signala jednaku ili manju od 60 stupnjeva.

Ako kaskamo tamo RC mrežu, dobit ćemo fazni pomak od 180 stupnjeva.

Sada da bismo stvorili oscilaciju i izlaz sinusnog vala trebamo aktivnu komponentu, bilo tranzistor bilo Op-pojačalo u invertirajućoj konfiguraciji, a izlaz tih komponenata moramo vratiti na ulaz kroz tropolnu RC mrežu. Na izlazu će stvoriti fazni pomak od 360 stupnjeva i proizvesti sinusni val.

U ovom uputstvu koristit ćemo Transistor kao aktivni element i kroz njega proizvesti sinusni val.

Preduvjeti

Za izgradnju sklopa trebaju nam sljedeće stvari-

1. Breadboard

2. 3 kom.1uF keramičkih kondenzatora

3. 3 kom otpornika 680R

4. otpor 2.2k 1 kom

5. 10k otpornik 1 kom

6. 100R otpor 1 kom

7. otpor 68k 1 kom

8. 100uF kondenzator 1 kom

9. BC549 Tranzistor

10. 9V napajanje

Shema i rad

Na gornjoj je slici prikazana shema oscilatora faznog pomaka. Izlaz smo osigurali kao ulaz RC-mreža koji se opet pruža preko baze tranzistora. RC mreže pružaju potreban fazni pomak u povratnoj putanji koji se opet mijenja tranzistorom. Učestalost RC oscilatora može se izračunati pomoću ove jednadžbe-

F je frekvencija titranja, R i C su otpor i kapacitet, a N označava broj korištenih faza RC faznog pomaka. Ova je formula primjenjiva samo ako mreža s faznim pomakom koristi istu vrijednost otpora i kapacitivnosti, što znači da je R1 = R2 i C1 = C2 = C3. Oscilator faznog pomaka može se izraditi kao oscilator promjenljivog faznog pomaka koji može proizvesti širok raspon frekvencija, ovisno o unaprijed postavljenoj vrijednosti. To se može učiniti jednostavno promjenom samo fiksnih kondenzatora C1, C2 i C3 trostrukim promjenjivim kondenzatorom. Vrijednost otpornika treba biti fiksna u takvim slučajevima.

U gornjoj shemi, R4 i R5 čine razdjelnik napona koji pruža prednapon na tranzistoru BC549. R6 koristi za ograničavanje struje i R7 se koristi za toplinsku stabilnost BC549 Tranzistor tijekom rada. C4 je bitan, jer je ovo emitirajući by-pass kondenzator BC549.

BC549 je NPN epitaksijalni silicijski tranzistor. Na gornjoj je slici prikazan paket TO-92. Prvi zatik (1) je kolektor, 2 je baza i 3 je emiterski zatik. Široko se koristi u svrhu komutiranja i pojačanja. BC549 je iz istog segmenta široko korištenih 547, 548 itd. BC549 je verzija s niskim nivoom buke. To koristimo za aktivnu komponentu oscilatora faznog pomicanja koja će pojačati i pružiti dodatni fazni pomak signalu.

Konstruirali smo krug na ploči.

Izlaz kruga oscilatora faznog pomicanja

Preko izlaza smo povezali osciloskop da vidimo sinusni val. Na donjoj slici vidjet ćemo naše veze sonde osciloskopa.

Spojili smo dvije sonde osciloskopa, žutu preko konačnog izlaza i crvenu preko druge RC mreže. Žuta kanal osciloskop će rezultat konačni izlaz i Crveni kanal će pružiti izlaz preko druga faza RC filtar. Usporedbom dva izlaza jasno ćemo shvatiti razliku između dvije faze sinusnog vala. Strujni krug napajamo iz naponske jedinice za napajanje od 9V.

Ovo je konačni izlaz iz osciloskopa.

Konačni izlaz koji smo uhvatili s osciloskopa prikazan je na gornjoj slici. Val žutog sinusa gotovo je u fazi, dok je crveni signal, zarobljen iz RC mreže ^drugog stupnja, izvan faze. Snimljeni valni oblik kontinuirano možemo vidjeti u donjem videu:

Izlaz je prilično stabilan, a smetnje buke su manje. Kompletni videozapis možete pronaći na kraju ovog projekta.

Ograničenja kruga oscilatora faznog pomaka

Kako koristimo BJT za oscilator faznog pomaka, postoje određena ograničenja povezana s BJT. Oscilacija je stabilna na niskim frekvencijama, ako povećamo frekvenciju oscilacija će se zasititi i izlaz će biti iskrivljen. Također, amplituda izlaznog vala nije tako savršena, trebat će joj dodatni sklop za stabilizaciju amplitude kruga valnog oblika.

Učinak štetnog opterećenja također je problem u fazi RC mreže. Zbog učinka opterećenja, ulazna impedancija drugog pola mijenja otporna svojstva sljedećeg prethodnog filtra prvog pola. Dodatni filtri kaskadno pogoršavaju ovaj učinak. Također, zbog ovog razloga teško je izračunati frekvenciju oscilacija uporabom standardne metode formule.

Upotreba kruga oscilatora faznog pomicanja

Glavna upotreba oscilatora faznog pomaka je stvaranje sinusnog vala preko njegovog izlaza. Dakle, gdje god je potrebno generiranje čistog sinusnog vala, koristi se oscilator faznog pomaka. Također, u svrhu faznog pomicanja određenog signala, oscilator faznog pomaka pruža značajnu kontrolu nad postupkom pomicanja. Ostale upotrebe oscilatora faznog pomaka su:

1. U audio oscilatorima
2. Pretvarač sinusnog vala
3. Sinteza glasa
4. GPS jedinice
5. Glazbeni instrumenti.

Ako želite saznati više o oscilatoru Phase Shift, slijedite vezu.