Wien Bridge Ossillator: Skema en Frekwensieberekening

Wat is 'n Wien-brug Ossillasie?

'n Wien-brug Ossillasie is 'n tipe faseverskuif ossillasie wat gebaseer is op 'n Wien-brug netwerk (Figuur 1a) wat uit vier arms bestaan wat in 'n brugagtige manier verbind is. Hier is twee arms volledig weerstandelik terwyl die ander twee arms 'n kombinasie van weerstande en kondensators is.

Spesifiek het een arm 'n weerstand en kondensator in reeks (R1 en C1) terwyl die ander hulle parallel het (R2 en C2).

Dit dui daarop dat hierdie twee arms van die netwerk identies gedrag soos 'n hoogpaas filter of laagpaas filter, deur die gedrag van die skema te imiteer wat deur Figuur 1b gewys word.

In hierdie skema, by hoë frekwensies, sal die reaktansie van die kondensators C1 en C2 baie minder wees, waardoor die spanning V0 nul sal word omdat R2 kortgesluit sal word.

Vervolgens, by lae frekwensies, sal die reaktansie van die kondensators C1 en C2 baie hoog word.

Egter, selfs in hierdie geval, sal die uitvoerspanning V0 slegs nul bly, omdat die kondensator C1 as 'n oop skakelaar sal funksioneer.

Hierdie soort gedrag wat deur die Wien-brug netwerk getoon word, maak dit 'n voorganger-agterblijver skakeling in die geval van lae en hoë frekwensies, onderskeidelik.

Berekening van Wien-brug Ossillasie Frekwensie

Trotseer, tussen hierdie twee hoë en lae frekwensies, bestaan daar 'n spesifieke frekwensie waarby die waardes van die weerstand en die kapasitiewe reaktansie gelyk aan mekaar sal wees, wat die maksimum uitvoerspanning produseer.

Hierdie frekwensie word as resonantiefrekwensie verwys. Die resonantiefrekwensie vir 'n Wien-brug Ossillasie word bereken met die volgende formule:

Verder, by hierdie frekwensie, sal die faseverskuiving tussen die invoer en die uitvoer nul word en die grootte van die uitvoerspanning een derde van die invoerwaarde sal word. In addisie, word dit gesien dat die Wien-brug slegs by hierdie spesifieke frekwensie gebalanseerd sal wees.

In die geval van Wien-brug ossillasie, sal die Wien-brug netwerk van Figuur 1 in die terugvoerpad gebruik word soos in Figuur 2 getoon. Die skemas van 'n Wien Ossillasie wat 'n BJT (Bipolaire Junktietransistor) gebruik, word hieronder getoon:

In hierdie ossillasies, sal die versterkersek bestaan uit 'n tweefaset versterker gevorm deur die transistors, Q1 en Q2, waarin die uitvoer van Q2 teruggevoer word as 'n invoer vir Q1 via die Wien-brug netwerk (soos in die blou omgewing in die figuur gewys).

Hier, sal die geraas inherent in die skema 'n verandering in die basis stroom van Q1 veroorsaak, wat na amplifikasie met 'n faseverskuiving van 180o by die kollektorpunt sal verskyn.

Dit word as 'n invoer vir Q2 via C4 gevoer en verdere amplifikasie ondergaan en met 'n addisionele faseverskuiving van 180o verskyn.

Dit maak die totale faseverskil van die sein wat teruggevoer word na die Wien-brug netwerk 360o, wat die faseverskuifkriterium bevredig om gesusteneerde ossillasies te verkry.

Egter, hierdie toestand sal slegs in die geval van die resonantiefrekwensie bevredig word, waardoor die Wien-brug ossillasies hoogs selektief ten opsigte van frekwensie sal wees, wat lei tot 'n frekwensiestabiliseerde ontwerp.

Wien-brug ossillasies kan selfs ontwerp word deur gebruik te maak van Opsommers as 'n deel van hul versterkersek, soos deur Figuur 3 gewys.

Egter, dit moet opgemerk word dat hier, die Opsommer vereis word om as 'n nie-invertende versterker te funksioneer omdat die Wien-brug netwerk nul faseverskuiving bied.

Verder, uit die skema, is dit duidelik dat die uitvoerspanning teruggevoer word na beide die invertende en nie-invertende invoerterminals.

By die resonantiefrekwensie, sal die spannings toegepas op die invertende en nie-invertende terminals gelyk en in fase met mekaar wees.

Egter, selfs hier, moet die spanningversterking van die versterker groter as 3 wees om ossillasies te begin en gelyk aan 3 om hulle te handhaaf. In die algemeen, kan hierdie soort Opsommer-gedrewe Wien-brug Ossillasies nie bo 1 MHz bedryf word nie, as gevolg van die beperkings wat op hulle deur hul oop-lus versterking opgeleg word.

Wien-brug netwerke is lae frekwensie ossillasies wat gebruik word om audio- en sub-audio frekwensies tussen 20 Hz en 20 KHz te genereer.

Verder, gee hulle 'n gestabiliseerde, min verteken sinusvormige uitvoer oor 'n wyd frekwensiebereik wat met dekaad weerstandsdoosse gekies kan word.

In addisie, kan die ossillasiefrekwensie in hierdie soort skema baie maklik verander word, aangesien dit net 'n variasie van die kondensators C