वियन ब्रिज ऑसिलेटर: सर्किट और फ्रीक्वेंसी कैलकुलेशन

वियन ब्रिज ऑसिलेटर क्या है

वियन-ब्रिज ऑसिलेटर एक प्रकार का फेज-शिफ्ट ऑसिलेटर होता है जो वियन-ब्रिज नेटवर्क (चित्र 1a) पर आधारित होता है, जिसमें चार भाग ब्रिज शैली में जुड़े होते हैं। यहाँ दो भाग शुद्ध प्रतिरोधी होते हैं, जबकि अन्य दो भाग प्रतिरोधक और संधारित्र का संयोजन होता है।

विशेष रूप से, एक भाग में प्रतिरोधक और संधारित्र श्रृंखला में जुड़े होते हैं (R1 और C1) जबकि दूसरे में उन्हें समान्तर में जोड़ा जाता है (R2 और C2)।

यह संकेत देता है कि इस नेटवर्क के ये दो भाग उच्च-पास फिल्टर या निम्न-पास फिल्टर के समान व्यवहार करते हैं, जो चित्र 1b द्वारा दिखाए गए परिपथ के व्यवहार की नकल करते हैं।

इस परिपथ में, उच्च आवृत्तियों पर, संधारित्र C1 और C2 की प्रतिक्रिया बहुत कम हो जाएगी, जिसके कारण R2 को छोटा कर दिया जाएगा और V0 शून्य हो जाएगा।

अगले, निम्न आवृत्तियों पर, संधारित्र C1 और C2 की प्रतिक्रिया बहुत ऊंची हो जाएगी।

हालांकि इस मामले में भी, आउटपुट वोल्टेज V0 शून्य ही रहेगा, क्योंकि संधारित्र C1 खुला परिपथ की तरह व्यवहार करेगा।

वियन-ब्रिज नेटवर्क द्वारा प्रदर्शित इस प्रकार का व्यवहार इसे क्रमशः निम्न और उच्च आवृत्तियों के मामले में एक लीड-लैग सर्किट बनाता है।

वियन ब्रिज ऑसिलेटर आवृत्ति गणना

हालांकि, इन दो उच्च और निम्न आवृत्तियों के बीच, एक विशेष आवृत्ति होती है, जिस पर प्रतिरोध और संधारित्रीय प्रतिक्रिया के मान एक दूसरे के बराबर हो जाते हैं, जिससे अधिकतम आउटपुट वोल्टेज उत्पन्न होता है।

इस आवृत्ति को रिझोनेंट आवृत्ति के रूप में जाना जाता है। वियन ब्रिज ऑसिलेटर के लिए रिझोनेंट आवृत्ति की गणना निम्नलिखित सूत्र का उपयोग करके की जाती है:

इस आवृत्ति पर, इनपुट और आउटपुट के बीच का फेज-शिफ्ट शून्य हो जाता है और आउटपुट वोल्टेज का परिमाण इनपुट मान का एक-तिहाई हो जाता है। इसके अलावा, देखा गया है कि वियन-ब्रिज केवल इस विशेष आवृत्ति पर ही संतुलित होता है।

वियन-ब्रिज ऑसिलेटर के मामले में, चित्र 1 का वियन-ब्रिज नेटवर्क फीडबैक पथ में उपयोग किया जाता है, जैसा कि चित्र 2 में दिखाया गया है। BJT (द्विध्रुवीय जंक्शन ट्रांजिस्टर) का उपयोग करके वियन ऑसिलेटर का परिपथ चित्र द्वारा दिखाया गया है:

इन ऑसिलेटरों में, एम्प्लिफायर खंड ट्रांजिस्टर Q1 और Q2 द्वारा बने दो-चरण एम्प्लिफायर से बना होता है, जिसमें Q2 का आउटपुट Q1 को वियन-ब्रिज नेटवर्क (चित्र में नीले डिब्बे में दिखाया गया है) के माध्यम से फीडबैक किया जाता है।

यहाँ, परिपथ में उत्पन्न शोर ट्रांजिस्टर Q1 के बेस धारा में एक परिवर्तन करेगा, जो 180° के फेज-शिफ्ट के साथ उसके कलेक्टर पर आवर्धित होकर दिखाई देगा।

यह C4 के माध्यम से Q2 को इनपुट के रूप में दिया जाता है और इसे आगे आवर्धित किया जाता है और 180° के अतिरिक्त फेज-शिफ्ट के साथ दिखाई देता है।

यह वियन-ब्रिज नेटवर्क में वापस फीड किए गए सिग्नल का नेट फेज-अंतर 360° बनाता है, जो निरंतर ऑसिलेशन प्राप्त करने के लिए फेज-शिफ्ट मानदंड को संतुष्ट करता है।

हालांकि, यह स्थिति केवल रिझोनेंट आवृत्ति के मामले में ही संतुष्ट होगी, जिसके कारण वियन-ब्रिज ऑसिलेटर आवृत्ति के संदर्भ में बहुत चुनिंदा होंगे, जिससे आवृत्ति-स्थिर डिजाइन प्राप्त होगा।

वियन-ब्रिज ऑसिलेटर को उनके एम्प्लिफायर खंड के एक भाग के रूप में ओप-एम्प्स का उपयोग करके भी डिजाइन किया जा सकता है, जैसा कि चित्र 3 द्वारा दिखाया गया है।