Oscillator sa Wien Bridge: Sirkwito ug Pagkalkula sa Frequency

Ano ang Wien Bridge Oscillator?

Ang Wien-Bridge Oscillator usa ka tipo sa phase-shift oscillator nga gisubli basehanan sa Wien-Bridge network (Figure 1a) nga gisulay sa usa ka bridge fashion. Ania duha ka arms purely resistive habang ang uban duha ka arms usa ka kombinasyon sa resistors ug capacitors.

Partikular, usa ka arm adunay resistor ug capacitor nga gisulay sa series (R1 ug C1) habang ang uban adunay sila sa parallel (R2 ug C2).

Kini nagpakita nga ang duha ka arms sa network magbahin sama sa high pass filter o low pass filter, mimicking ang pagkabehavior sa circuit nga gipakita sa Figure 1b.

Sa circuit, sa taas nga frequencies, ang reactance sa capacitors C1 ug C2 mahimong labi ka gamay tungod kay ang voltage V0 mahimong zero tungod kay R2 mahimong ma-short.

Sunod, sa baba nga frequencies, ang reactance sa capacitors C1 ug C2 mahimong labi ka taas.

Pero bisan asa, ang output voltage V0 mahimong zero lang, tungod kay ang capacitor C1 mahimong mag-act isip open circuit.

Kini nga bahin nga ipakita sa Wien-Bridge network nagpadali kini isip lead-lag circuit sa kasong low ug high frequencies, respetiblemente.

Pagkuha sa Frequency sa Wien Bridge Oscillator

Bisan pa, gitoktok sa duha ka taas ug baba nga frequencies, adunay usa ka partikular nga frequency diin ang mga values sa resistance ug capacitive reactance magkatugma, nagbuhat og maximum nga output voltage.

Kini nga frequency gigamit isip resonant frequency. Ang resonant frequency para sa Wein Bridge Oscillator gigamit ang sumusunod nga formula:

Sunod, sa kini nga frequency, ang phase-shift tali sa input ug output mahimong zero ug ang magnitude sa output voltage mahimong equal sa one-third sa input value. Sumala, makita nga ang Wien-Bridge mahimong balanced sulod sa kini nga partikular nga frequency lamang.

Sa kasong Wien-Bridge oscillator, ang Wien-Bridge network sa Figure 1 gigamit sa feedback path sama sa Figure 2. Ang circuit diagram para sa Wein Oscillator gamit ang BJT (Bipolar Junction Transistor) gihatagan sa sumusunod:

Sa mga oscillators, ang amplifier section adunay duha ka stage amplifier nga gisubli sa transistors, Q1 ug Q2, diin ang output sa Q2 gireturn isip input sa Q1 pinaagi sa Wien-Bridge network (gipakita sa blue enclosure sa figure).

Ania, ang noise inherent sa circuit mogahin sa base current sa Q1 nga mogahin sa iyang collector point matapos maimbalay isip 180o phase-shift.

Kini gireturn isip input sa Q2 pinaagi sa C4 ug gibutangan og daghang amplification ug mogahin isip additional 180o phase-shift.

Kini nagpadali sa net phase-difference sa signal nga gireturn sa Wien-Bridge network nga 360o, naa sa phase-shift criterion aron makapadawat og sustained oscillations.

Pero, kini nga kondisyon mahimo lang sa kasong resonant frequency, tungod kay ang Wien-Bridge oscillators mahimong highly selective sa frequency, nagresulta sa frequency-stabilized design.

Ang Wien-bridge oscillators mahimo usab nga ipalihog gamit ang Op-Amps isip bahin sa ilang amplifier section, sama sa Figure 3.

Pero importante nga imong mapahibaloan nga ang Op-Amp gikinahanglan nga mag-act isip non-inverting amplifier tungod kay ang Wien-Bridge network nagpakita og zero phase-shift.

Sunod, gikan sa circuit, makita nga ang output voltage gireturn sa inverting ug non-inverting input terminals.

Sa resonant frequency, ang voltages nga giapply sa inverting ug non-inverting terminals mahimong equal ug in-phase sa tanan.

Pero, bisan asa, ang voltage gain sa amplifier kinahanglan nga mas taas sa 3 aron makapadawat og oscillations ug equal sa 3 aron makapadayon. Sa general, ang mga Op-Amp-based Wien Bridge Oscillators dili mahimo nga operar sa 1 MHz tungod sa limitations sa ilang open-loop gain.

Ang Wien-Bridge networks mga low frequency oscillators nga gigamit aron mogenerate og audio ug sub-audio frequencies nga ranging gikan 20 Hz hangtod 20 KHz.

Sunod, sila nagpakita og stabilized, low distorted sinusoidal output sa wide range sa frequency nga mahimo molihok gamit ang decade resistance boxes.

Sumala, ang oscillation frequency sa circuit mahimo nga ibago ka easy tungod kay kini nagkinahanglan lang og variation sa capacitors C1 ug C2.

Pero, ang mga oscillators naghimo og large number sa circuit components ug mahimo lang molihok hangtod sa certain maximum frequency.