Oscil·lador de pont de Wien: Circuit i càlcul de freqüència
Què és un Oscil·lador de Pont de Wien?
Un Oscil·lador de Pont de Wien és un tipus d'oscil·lador de desplaçament de fase basat en una xarxa de pont de Wien (Figura 1a) que consta de quatre braços connectats en forma de pont. Aquí, dos braços són purament resistius, mentre que els altres dos braços són una combinació de resistors i condensadors.
En particular, un braç té un resistor i un condensador connectats en sèrie (R1 i C1) mentre que l'altre els té en paral·lel (R2 i C2).
Això indica que aquests dos braços de la xarxa comporten igual que un filtre passa-alt o un filtre passa-baix, imitant el comportament del circuit mostrat per la Figura 1b.
En aquest circuit, a freqüències altes, la reactància dels condensadors C1 i C2 serà molt menor, per la qual cosa la tensió V0 esdevindrà zero ja que R2 estarà curtcircuitat.
A continuació, a freqüències baixes, la reactància dels condensadors C1 i C2 esdevindrà molt alta.
No obstant això, fins i tot en aquest cas, la tensió de sortida V0 romanirà a zero, ja que el condensador C1 actuarà com un circuit obert.
Aquest tipus de comportament exhibit per la xarxa de pont de Wien la converteix en un circuit avançat-retardat en el cas de freqüències baixes i altes, respectivament.
Càlcul de la Freqüència d'un Oscil·lador de Pont de Wien
No obstant això, entre aquestes dues freqüències altes i baixes, existeix una freqüència específica en la qual els valors de la resistència i la reactància capacitiva esdevenen iguals, produint la tensió de sortida màxima.
Aquesta freqüència s'anomena freqüència ressonant. La freqüència ressonant per a un oscil·lador de pont de Wien es calcula utilitzant la següent fórmula:
Més endavant, a aquesta freqüència, el desplaçament de fase entre l'entrada i la sortida esdevindrà zero i la magnitud de la tensió de sortida esdevindrà igual a un terç del valor d'entrada. A més, es veu que el pont de Wien només estarà equilibrat a aquesta freqüència específica.
En el cas de l'oscil·lador de pont de Wien, la xarxa de pont de Wien de la Figura 1 s'utilitzarà en el camí de retroalimentació com es mostra en la Figura 2. El diagrama de circuit per a un oscil·lador de Wein utilitzant un BJT (transistor de junta bipolar) es mostra a continuació:
En aquests oscil·ladors, la secció amplificadora constarà d'un amplificador de dos estges format pels transistors Q1 i Q2, on la sortida de Q2 es retroalimenta com a entrada a Q1 a través de la xarxa de pont de Wien (mostrada dins de l'enclos blau en la figura).
Aquí, el soroll inherent al circuit causarà un canvi en la corrent de base de Q1 que apareixerà al seu punt de col·lector després d'ésser amplificat amb un desplaçament de fase de 180o.
Això es retroalimenta com a entrada a Q2 a través de C4 i es amplifica més, apareixent amb un desplaçament de fase addicional de 180o.
Això fa que el desplaçament de fase net del senyal retroalimentat a la xarxa de pont de Wien sigui de 360o, satisfent el criteri de desplaçament de fase per obtenir oscil·lacions sostenides.
No obstant això, aquesta condició només es complirà en el cas de la freqüència ressonant, pel que els oscil·ladors de pont de Wien seran molt selectius en termes de freqüència, conduint a un disseny estabilitzat en freqüència.
Els oscil·ladors de pont de Wien també es poden dissenyar utilitzant amplificadors operacionals (Op-Amps) com a part de la seva secció amplificadora, com es mostra en la Figura 3.
Cal tenir en compte, però, que aquí, l'amplificador operacional ha de funcionar com un amplificador no invertint, ja que la xarxa de pont de Wien ofereix un desplaçament de fase zero.
Més endavant, a partir del circuit, és evident que la tensió de sortida es retroalimenta tant a les terminals d'entrada invertint com no invertint.
A la freqüència ressonant, les tensions aplicades a les terminals d'entrada invertint i no invertint seran iguals i en fase.
No obstant això, fins i tot aquí, el guany de tensió de l'amplificador ha de ser major que 3 per iniciar les oscil·lacions i igual a 3 per mantenir-les. En general, aquests tipus d'oscil·ladors de pont de Wien basats en Op-Amps no poden funcionar per sobre de 1 MHz a causa de les limitacions imposades per el seu guany en bucle obert.
Les xarxes de pont de Wien són oscil·ladors de baixa freqüència que es fan servir per generar freqüències àudio i sub-àudio compreses entre 20 Hz i 20 KHz.
Més endavant, proporcionen una sortida sinusoidal estabilitzada i amb poca distorsió en un ampli rang de freqüències que es pot seleccionar utilitzant caixes de resistència de dècades.
A més, la freqüència d'oscil·lació en aquest tipus de circuit es pot variar bastant fàcilment, ja que només cal variar els condensadors C1 i C2.
No obstant això, aquests oscil·ladors requereixen un gran nombre de components de circuit i només es poden operar fins a una freqüència màxima determinada.
Declaració: Respecta l'original, els bons articles meriteixen ser compartits, si hi ha alguna infracció contacta per eliminar.
