ვიენის ხაზის ოსცილატორი: სქემა და სიხშირის გამოთვლა

რა არის ვიენის ხიდის ოსცილატორი?

ვიენის ხიდის ოსცილატორი არის ფაზური მოძრაობის ოსცილატორი, რომელიც დაფუძნებულია ვიენის ხიდის ქსელზე (შესაბამისად გამოსახული რისი 1a), რომელიც შედგება თავისი ხუთი წილიდან, რომლებიც კავშირში არიან ხიდის სტილში. აქ დარჩენილი ორი წილი პურადად რეზისტიულია, ხოლო სხვა ორი წილი რეზისტორებისა და კონდენსატორების კომბინაციაა.

კონკრეტულად, ერთ წილს ჰყავს რეზისტორი და კონდენსატორი მიმდევრობით (R1 და C1), ხოლო მეორე წილს პარალელურად (R2 და C2).

ეს ნიშნავს, რომ ამ ქსელის ორი წილი იქცევა ისე, როგორც მაღალი სიხშირის ფილტრი ან დაბალი სიხშირის ფილტრი, როგორც ნაჩვენებია რისი 1b-ში.

ამ სქემაში, მაღალი სიხშირეების შემთხვევაში, კონდენსატორების C1 და C2 რეაქტიულობა იქნება ძალიან დაბალი, რაც შეიძლება შეგვიძლია თვლა, რომ V0 ნაპერწილი იქნება ნული, რადგან R2 იქნება შერეული.

შემდეგ, დაბალი სიხშირეების შემთხვევაში, კონდენსატორების C1 და C2 რეაქტიულობა იქნება ძალიან მაღალი.

თუმცა ამ შემთხვევაშიც, გამოსატანი ნაპერწილი V0 დარჩება ნული, რადგან კონდენსატორი C1 იქნება ღია წრედი.

ამ ქსელის ვიენის ხიდის სახით გამოსახული ქცევა ახდენს მას წინასწარი და დახვეწილი წრედად შესაბამისად დაბალი და მაღალი სიხშირეების შემთხვევაში.

ვიენის ხიდის ოსცილატორის სიხშირის გამოთვლა

მაგრამ, ამ ორ მაღალ და დაბალ სიხშირეს შორის არსებობს კონკრეტული სიხშირე, რომელზეც რეზისტორის და კონდენსატორის რეაქტიულობის მნიშვნელობები გახდება ერთმანეთის ტოლი, რაც წარმოადგენს მაქსიმალურ გამოსატან ნაპერწილს.

ეს სიხშირე ეწოდება რეზონანსულ სიხშირეს. ვიენის ხიდის ოსცილატორის რეზონანსული სიხშირე გამოითვლება შემდეგი ფორმულით:

ამ სიხშირეზე, შეყვანისა და გამოსატანის სიგნალებს შორის ფაზური გადახრა გახდება ნული და გამოსატანი ნაპერწილის მაგნიტუდი გახდება შეყვანის მნიშვნელობის ერთი მესამედი. დამატებით, ვიენის ხიდი იქნება ბალანსში მხოლოდ ამ კონკრეტულ სიხშირეზე.

ვიენის ხიდის ოსცილატორის შემთხვევაში, რისი 1-ში გამოსახული ვიენის ხიდის ქსელი იყენება უკუსატაცის ტრაექტში, როგორც ნაჩვენებია რისი 2-ში. ვიენის ხიდის ოსცილატორის სქემა, რომელიც იყენებს BJT (ბიპოლარულ ჯუნქციურ ტრანზისტორს) არის შემდეგი:

ამ გარემოში, ამპლიფიკატორის სექცია შედგება ორი ეტაპის ამპლიფიკატორისგან, რომელიც შედგება Q1 და Q2 ტრანზისტორებისგან, სადაც Q2-ის გამოსატანი შეყვანის როლს ასრულებს Q1-ში ვიენის ხიდის ქსელის საშუალებით (შესაბამისად ნაჩვენები ლურჯი ჩარჩოში).

აქ, წრედში არსებული ხმაური გამოიწვევს Q1-ის ბაზის დენის ცვლილებას, რომელიც გამოჩნდება მის კოლექტორში ფაზური გადახრით 180o.

ეს შეყვანის როლს ასრულებს Q2-ში C4-ის საშუალებით და იქნება დამატებით ამპლიფიცირებული და გამოჩნდება ფაზური გადახრით 180o.

ეს გახდება უკუსატაცის სიგნალი, რომელიც ვიენის ხიდის ქსელში არის 360o, რაც აკმაყოფილებს ფაზური გადახრის კრიტერიუმს მუდმივი განახლების სიგნალების მისაღებად.

თუმცა, ეს პირობა იქნება აკმაყოფილებული მხოლოდ რეზონანსულ სიხშირეზე, რითაც ვიენის ხიდის ოსცილატორები იქნებიან სიხშირის მიმართ მაღალი სელექტიურობის მქონე, რაც უზრუნველყოფს სიხშირის სტაბილურ დიზაინს.

ვიენის ხიდის ოსცილატორები შეიძლება იყენებენ ამპლიფიკატორის სექციაში არის რეზისტორები და კონდენსატორები, როგორც ნაჩვენებია რისი 3-ში.

თუმცა, აქ მინიშნებულია, რომ ამპლიფიკატორი უნდა იქნებოდეს არაინვერსიული ამპლიფიკატორი, რადგან ვიენის ხიდის ქსელი არ იწვევს ფაზურ გადახრას.