Осцилатор фазног померања - Виен-Бридге, бафер, квадратурни, Бубба

Осцилатор са фазним помаком је осцилаторно коло дизајнирано да генерише синусни излаз. Функционише са једним активним елементом као што је БЈТ или оперативно појачало конфигурисано у режиму инвертујућег појачала.

Распоред кола ствара повратну везу са излаза на улаз помоћу РЦ (отпорника / кондензатора) кола распоређених у мрежу лествичастих врста. Увођење ових повратних информација узрокује позитиван „помак“ у фази излаза из појачала за 180 степени на фреквенцији осцилатора.

Величина фазног помака коју ствара РЦ мрежа зависи од фреквенције. Веће фреквенције осцилатора стварају већу количину фазног помака.

Следећа свеобухватна објашњења помоћи ће нам да детаљније научимо концепт.

У претходни пост сазнали смо о критичним разматрањима која су потребна приликом дизајнирања осцилатора фазног помака заснованог на оп-амп-у. У овом посту ћемо наставити даље и знати више о врсте осцилатора са фазним помаком и како израчунати укључене параметре путем формула.

Бечко-мостно коло

Доњи дијаграм приказује подешавање Виен-бридге круга.

Овде можемо прекинути петљу на позитивном улазу опампа и израчунати повратни сигнал користећи следећу једначину 2:

Када ⍵ = 2πпф = 1 / РЦ , повратне информације су у фази (позитивне повратне информације) и имају добит од 1/3 .

Стога осцилацијама треба опамп круг да добије појачање 3.

Када је Р. Ф = 2Р Г. , појачање појачавача је 3 и осцилација започиње при ф = 1 / 2πРЦ.

У нашем експерименту коло је осцилирало на 1,65 кХз уместо на 1,59 кХз користећи назначене вредности делова на слици 3, али са привидним изобличењима.

Следећа слика испод показује Виен-бридге круг који има нелинеарне повратне информације .

Можемо видети лампу РЛ чији је отпор филамента одабран веома ниско, око 50% вредности повратног отпора РФ, јер је струја сијалице дефинисана РФ и РЛ.

Однос између струје сијалице и отпора сијалице који је нелинеаран, помаже у одржавању варијација излазног напона на минималном нивоу.

Такође можете пронаћи много кола која садрже диоду уместо горе објашњеног концепта нелинеарних повратних елемената.

Употреба диоде помаже у смањењу нивоа изобличења нудећи нежну контролу излазног напона.

Међутим, ако вам горе наведене методе нису наклоњене, морате се одлучити за АГЦ методе, које идентично помажу у смањењу изобличења.

Уобичајени осцилатор Бечког моста који користи АГЦ коло приказан је на следећој слици.

Овде узоркује негативни синусни талас помоћу Д1, а узорак се чува унутар Ц1.

Р1 и Р2 су израчунати тако да центрирају предрасуде на К1 како би се осигурало да (Р Г. + Р. К1 ) једнако је Р. Ф / 2 са очекиваним излазним напоном.

Ако излазни напон тежи ка повећању, отпор К1 расте, што последично смањује појачање.

У првом колу бечког осцилатора моста може се видети напајање од 0,833 волта примењено на позитивном улазном пину опампа. То је учињено у циљу централизације излазног напона у мировању при ВЦЦ / 2 = 2,5 В.

Осцилатор са фазним помаком (један опамп)

Осцилатор са фазним помаком може се такође конструисати користећи само један опамп као што је приказано горе.

Уобичајено је размишљање да су у круговима са фазним помаком степени изоловани и да се међусобно управљају. Ово нам даје следећу једначину:

Када је фазни помак појединачног пресека –60 °, фазни помак петље је = –180 °. То се дешава када ⍵ = 2πпф = 1.732 / РЦ пошто је тангента 60 ° = 1,73.

Вредност β у овом тренутку је (1/2)³, што значи да добитак А мора бити на нивоу 8 да би системски добитак био на нивоу 1.

У овом дијаграму утврђено је да је фреквенција осциловања за назначене вредности делова 3,76 кХз, а не према израчунатој фреквенцији осциловања од 2,76 кХз.

Штавише, мерено је појачање неопходно за покретање осцилације од 26, а не према израчунатој добити од 8.

Овакве нетачности су донекле последица несавршености компонената.

Међутим, најзначајнији аспект који утиче је због погрешних предвиђања да фазе РЦ никада не утичу једна на другу.

Ова поставка једног опамп склопа некада је била прилично позната у временима када су активне компоненте биле гломазне и скупе.

Данас су оп-појачала економична и компактна и доступна су са четири броја у једном пакету, тако да је један опамп-осцилатор са фазним помаком на крају изгубио своје препознавање.

Буферовани осцилатор са фазним помаком

На горњој слици можемо видети баферни осцилатор са фазним помаком, који пулсира на 2,9 кХз уместо очекиване идеалне фреквенције од 2,76 кХз и са појачањем од 8,33 за разлику од идеалног појачања од 8.

Међуспремници забрањују да РЦ секције утичу једни на друге, па су зато баферни осцилатори са фазним помаком у стању да раде ближе израчунатој фреквенцији и појачању.

Отпорник РГ одговоран за подешавање појачања учитава трећу РЦ секцију, омогућавајући 4. опампу у четвороструком опампу да делује као бафер за овај РЦ одсек. То доводи до тога да ниво ефикасности достигне идеалну вредност.

Можемо извући синусни талас са малим изобличењима из било ког степена осцилатора са фазним помаком, али најприроднији синусни талас може се добити из резултата последњег РЦ одељка.

То је обично спој ниске струје високе импедансе, па се овде мора користити коло са улазним степеном високе импедансе како би се избегла оптерећења и одступања фреквенције као одговор на варијације оптерећења.

Квадратурни осцилатор

Квадратурни осцилатор је још једна верзија осцилатора са фазним помаком, међутим три РЦ фазе су састављене на начин да сваки одељак додаје 90 ° фазног помака.

Излази се називају синус и косинус (квадратура) једноставно зато што постоји фазни помак од 90 ° међу опамп излазима. Појачање петље се одређује једначином 4.

Са ⍵ = 1 / РК , Једначина 5 поједностављује на 1√ - 180 ° , што доводи до осцилација на ⍵ = 2πпф = 1 / РЦ.

Експериментирано коло импулсирало је на 1,65 кХз за разлику од израчунате вредности од 1,59 кХз, а разлика је углавном последица варијација вредности дела.

Бубба осцилатор

Горе приказани Бубба осцилатор је још једна варијанта осцилатора са фазним помаком, али ужива предност од четвороструког оп-амп пакета дајући неколико карактеристичних карактеристика.

Четири РЦ секције захтевају фазни помак од 45 ° за сваку секцију, што значи да овај осцилатор долази са изванредним дΦ / дт за смањење одступања фреквенције.

Свака од РЦ секција генерише фазни помак од 45 °. Значи, зато што имамо излазе из наизменичних секција осигурава квадратурне излазе са ниском импедансом.

Кад год се из сваког опампа извуче излаз, склоп производи четири синусна таласа са фазно помакнутим 45 °. Једначина петље може се записати као:

Када ⍵ = 1 / РЦ , горње једначине се смањују у следеће једначине 7 и 8.

Појачање, А, требало би да достигне вредност 4 да би покренуло осцилацију.

Коло за анализу осцилирало је на 1,76 кХз за разлику од идеалне фреквенције 1,72 кХз, док се чинило да је појачање 4,17 уместо идеалног појачања од 4.

Због смањеног добитка ДО и оптичка појачала са ниском пристрасношћу, отпорник РГ одговоран за фиксирање појачања не оптерећује коначну РЦ секцију. Ово гарантује најтачнији излаз фреквенције осцилатора.

Синусни таласи изузетно ниских изобличења могли би се добити на споју Р и РГ.

Кад год су потребни синусни таласи са малим изобличењима на свим излазима, добитак би заправо требао бити подељен подједнако међу свим опампима.

Неинвертујући улаз опционог појачала је пристран на 0,5 В да би се створио излазни напон у мировању на 2,5 В. Расподела појачања захтева пристраност осталих опампа, али сигурно нема никаквог утицаја на фреквенцију осциловања.

Закључци

У горњој дискусији смо схватили да су осцилатори фазног помака Оп амп ограничени на доњи крај фреквенцијског опсега.

Ово је због чињенице да оп-појачала немају основни пропусни опсег за примену ниског фазног померања на вишим фреквенцијама.

Примена савремених опомпојачала са повратном струјом у круговима осцилатора изгледа тешко, јер су веома осетљива на повратни капацитет.

Оп-појачала са повратним напоном су ограничена на само неколико 100 кХз јер стварају прекомерни фазни помак.

Виен-бридге осцилатор ради на малом броју делова и његова стабилност фреквенције је врло прихватљива.

Али, ублажавање изобличења у осцилатору Бечког моста је мање лако него покретање самог процеса осцилације.

Квадратурни осцилатор сигурно ради помоћу неколико оп-појачала, али укључује много већа изобличења. Међутим, осцилатори са фазним помаком, попут Бубба осцилатора, показују много мања изобличења, уз извесну пристојну стабилност фреквенције.

Имајући ово у виду, побољшана функционалност овог типа осцилатора са фазним помаком није јефтина због већих трошкова укључених делова у различитим фазама кола.

Повезане веб локације
ввв.ти.цом/сц/ појачала
ввв.ти.цом/сц/доцс/продуцтс/аналог/тлв2471.хтмл
ввв.ти.цом/сц/доцс/продуцтс/аналог/тлв2472.хтмл
ввв.ти.цом/сц/доцс/продуцтс/аналог/тлв2474.хтмл