جسر فيين المُهتز: الدائرة وحساب التردد

ما هو مذبذب جسر فين

مذبذب جسر فين هو نوع من مذبذبات تغيير الطور التي تعتمد على شبكة جسر فين (الشكل 1أ) المؤلفة من أربعة أذرع متصلة بطريقة الجسر. هنا، الذراعان هما مقاومتان فقط بينما الذراعان الآخران هما مزيج من المقاومات وال مكثفات.

وبشكل خاص، يحتوي الذراع الأول على مقاومة ومكثف متصلين بشكل متسلسل (R1 و C1) بينما يحتوي الذراع الآخر على المقاومة والمكثف متصلين بشكل موازٍ (R2 و C2).

هذا يشير إلى أن هذين الذراعين من الشبكة يتصرفان بنفس طريقة مرشح عالي التردد أو مرشح منخفض التردد، مما يحاكي سلوك الدائرة المبينة في الشكل 1ب.

في هذه الدائرة، عند الترددات العالية، سيكون التفاعل للمكثفين C1 و C2 أقل بكثير بسبب ذلك سيكون الجهد V0 صفرًا لأن R2 سيتم قصره.

بعد ذلك، عند الترددات المنخفضة، سيصبح التفاعل للمكثفين C1 و C2非常高。然而，即使在这种情况下，输出电压 V0 也将保持为零，因为电容器 C1 将作为开路。 这种 Wien-Bridge 网络的行为使其在低频和高频时分别表现出超前滞后电路的特性。 ### Wien Bridge 振荡器频率计算 尽管如此，在这两个高低频之间存在一个特定频率，在该频率下，电阻值和容抗值将变得相等，从而产生最大输出电压。 这个频率被称为谐振频率。Wien Bridge 指示器的谐振频率使用以下公式进行计算：  此外，在此频率下，输入和输出之间的相移将变为零，输出电压的幅度将等于输入值的三分之一。此外，只有在这个特定频率下，Wien-Bridge 才会平衡。 在 Wien-Bridge 振荡器的情况下，图 1 中的 Wien-Bridge 网络将用作反馈路径，如图 2 所示。使用 BJT（双极结型晶体管）的 Wein 振荡器电路图如下所示：  在这些振荡器中，放大器部分由两个级联放大器组成，由晶体管 Q1 和 Q2 形成，其中 Q2 的输出通过 Wien-Bridge 网络（图中蓝色框内所示）反馈到 Q1 作为输入。 在这里，电路中的噪声会导致 Q1 的基极电流发生变化，这将在其集电极点处被放大并具有 180° 的相移。 这被通过 C4 作为输入馈送到 Q2，并进一步放大后以额外的 180° 相移出现。 这使得反馈到 Wien-Bridge 网络的信号的净相位差为 360°，满足获得持续振荡的相移条件。 然而，这种情况仅在谐振频率下才会满足，因此 Wien-Bridge 振荡器在频率选择上非常严格，导致频率稳定的设计。 Wien-Bridge 振荡器甚至可以使用 Op-Amps 作为其放大器部分的一部分，如图 3 所示。 然而需要注意的是，这里 Op-Amp 需要作为非反相放大器工作，因为 Wien-Bridge 网络提供零相移。 此外，从电路中可以看出，输出电压被反馈到反相和非反相输入端。 在谐振频率下，施加到反相和非反相端子的电压将是相等且同相的。 然而，即使在这里，放大器的电压增益也需要大于 3 才能启动振荡，并且等于 3 才能维持振荡。一般来说，这种基于 Op-Amp 的 Wien-Bridge 振荡器由于其开环增益的限制，无法在 1 MHz 以上工作。  Wien-Bridge 网络是低频振荡器，用于生成 20 Hz 至 20 KHz 之间的音频和亚音频频率。 此外，它们在宽频率范围内提供稳定的、低失真的正弦波输出，可以使用十进制电阻箱进行选择。 此外，这种电路中的振荡频率可以通过简单地改变电容器 C1 和 C2 来轻松变化。 然而，这些振荡器需要大量的电路组件，并且只能运行到某个最大频率。 声明：尊重原文，好文章值得分享，如有侵权请联系删除。