Wien Bridge Oscillator: সার্কিট এবং ফ্রিকোয়েন্সি হিসাব

Wien Bridge Oscillator কি?

Wien-Bridge Oscillator হলো একটি ফেজ-শিফট অসিলেটর, যা একটি Wien-Bridge নেটওয়ার্ক (চিত্র ১a) ভিত্তিক। এই নেটওয়ার্কটি চারটি বাহু দিয়ে গঠিত, যা একটি ব্রিজ পদ্ধতিতে সংযুক্ত। এখানে দুটি বাহু শুধুমাত্র রোধের (resistive) এবং অন্য দুটি বাহু রোধ (resistors) এবং ক্ষমতা (capacitors) এর সমন্বয়ে গঠিত।

বিশেষভাবে, একটি বাহুতে রোধ (R1) এবং ক্ষমতা (C1) সিরিজে সংযুক্ত, অপর বাহুতে তারা সমান্তরালে (R2 এবং C2) সংযুক্ত।

এই দুটি বাহু নেটওয়ার্কের আচরণ একটি হাই-পাস ফিল্টার বা লো-পাস ফিল্টার এর মতো, যা চিত্র ১b দ্বারা প্রদর্শিত হয়।

এই সার্কিটে, উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সিতে, ক্ষমতা (C1 এবং C2) এর প্রতিরোধ খুব কম হয়, যার ফলে R2 শর্ট হয়ে যায় এবং V0 শূন্য হয়।

পরবর্তীতে, নিম্ন ফ্রিকোয়েন্সিতে, ক্ষমতা (C1 এবং C2) এর প্রতিরোধ খুব বেশি হয়।

তবে এই ক্ষেত্রেও, আউটপুট ভোল্টেজ V0 শূন্য থাকবে, কারণ C1 একটি ওপেন সার্কিট হিসাবে কাজ করবে।

Wien-Bridge নেটওয়ার্কের এই আচরণ কিছু নিম্ন এবং উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সিতে একটি লিড-ল্যাগ সার্কিট তৈরি করে।

Wien Bridge Oscillator ফ্রিকোয়েন্সি হিসাব

তবে, এই দুটি উচ্চ এবং নিম্ন ফ্রিকোয়েন্সির মধ্যে, একটি নির্দিষ্ট ফ্রিকোয়েন্সিতে, রোধ (resistance) এবং ক্ষমতা প্রতিরোধ (capacitive reactance) এর মান পরস্পর সমান হয়, যা সর্বোচ্চ আউটপুট ভোল্টেজ উৎপন্ন করে।

এই ফ্রিকোয়েন্সিকে রিজোন্যান্ট ফ্রিকোয়েন্সি বলা হয়। Wein Bridge Oscillator এর জন্য রিজোন্যান্ট ফ্রিকোয়েন্সি নিম্নলিখিত সূত্র দ্বারা হিসাব করা হয়:

এই ফ্রিকোয়েন্সিতে, ইনপুট এবং আউটপুটের মধ্যে ফেজ-শিফট শূন্য হয় এবং আউটপুট ভোল্টেজের মান ইনপুট মানের এক-তৃতীয়াংশ হয়। এছাড়াও, দেখা যায় যে, এই নির্দিষ্ট ফ্রিকোয়েন্সিতেই Wien-Bridge সাম্যাবস্থায় থাকে।

Wien-Bridge অসিলেটরের ক্ষেত্রে, চিত্র ১ এর Wien-Bridge নেটওয়ার্ক ফিডব্যাক পথে ব্যবহৃত হয়, যা চিত্র ২ দ্বারা প্রদর্শিত হয়। BJT (Bipolar Junction Transistor) ব্যবহার করে একটি Wein Oscillator এর সার্কিট ডায়াগ্রাম নিম্নে দেখানো হল:

এই অসিলেটরগুলিতে, আম্পলিফায়ার সেকশন Q1 এবং Q2 ট্রানজিস্টর দ্বারা গঠিত দুই-স্টেজ আম্পলিফায়ার রয়েছে, যেখানে Q2 এর আউটপুট Q1 এর ইনপুট হিসাবে Wien-Bridge নেটওয়ার্ক (চিত্রে নীল রঙের বাক্সে দেখানো হয়েছে) দিয়ে ফিডব্যাক করা হয়।

এখানে, সার্কিটের অন্তর্নিহিত নয়েজ Q1 এর বেস কারেন্টে পরিবর্তন ঘটায়, যা 180o ফেজ-শিফটের সাথে কলেক্টর পয়েন্টে বড় হয়।

এটি C4 দিয়ে Q2 এর ইনপুট হিসাবে ফিড করা হয় এবং আরও বড় হয় এবং 180o ফেজ-শিফটের সাথে প্রদর্শিত হয়।

এটি Wien-Bridge নেটওয়ার্কে ফিডব্যাক করা সিগনালের মোট ফেজ-পার্থক্য 360o করে, যা স্থায়ী অসিলেশন পাওয়ার জন্য ফেজ-শিফট মানদণ্ড পূরণ করে।

তবে, এই শর্ত শুধুমাত্র রিজোন্যান্ট ফ্রিকোয়েন্সির ক্ষেত্রে পূরণ হয়, যার ফলে Wien-Bridge অসিলেটর ফ্রিকোয়েন্সির দিক থেকে অত্যন্ত নির্বাচনী হয়, ফ্রিকোয়েন্সি-স্থিতিশীল ডিজাইন প্রদান করে।

Wien-bridge অসিলেটর তাদের আম্পলিফায়ার সেকশনে Op-Amps ব্যবহার করেও ডিজাইন করা যায়, যা চিত্র ৩ দ্বারা প্রদর্শিত হয়।

তবে এটি মনে রাখতে হবে যে, এখানে, Op-Amp একটি নন-ইনভার্টিং আম্পলিফায়ার হিসাবে কাজ করতে হবে, কারণ Wien-Bridge নেটওয়ার্ক শূন্য ফেজ-শিফট প্রদান করে।

আরও, সার্কিট থেকে স্পষ্ট যে, আউটপুট ভোল্টেজ ইনভার্টিং এবং নন-ইনভার্টিং ইনপুট টার্মিনাল উভয়কে ফিডব্যাক করা হয়।