Виенски мост осцилатор: Схема и пресметка на фреквенција

Што е Виенски мост осцилатор?

Виенскиот мост осцилатор е вид фазно-поместување осцилатор кој се заснова на Виенски мост мрежа (Слика 1а) која се состои од четири гредки поврзани во мостовиден начин. Две од гредките се чисто отпорни, додека другите две гредки се комбинација од отпорници и кондензатори.

Почитувајќи, едната гредка има отпорник и кондензатор поврзани во серија (R1 и C1) додека другата има нив поврзани паралелно (R2 и C2).

Ова покажува дека овие две гредки на мрежата се однесуваат исто како високопропусна филтера или низкопропусна филтера, имитирајќи понашањето на кружницата прикажана со Слика 1б.

Во оваа кружница, при високи фреквенции, реактивниот отпор на кондензаторите C1 и C2 ќе биде многу помал, поради што напонот V0 ќе стане нула затоа што R2 ќе биде кратено.

Следно, при ниски фреквенции, реактивниот отпор на кондензаторите C1 и C2 ќе стане многу голем.

Иако, и во овој случај, излезниот напон V0 ќе остане само нула, бидејќи кондензаторот C1 би се однесувал како отворена кружница.

Овој тип понашање на Виенскиот мост го прави да биде предизводно-замеднување кружница за ниски и високи фреквенции, соодветно.

Пресметка на фреквенција на Виенски мост осцилатор

Навистина, меѓу овие две високи и ниски фреквенции, постои одредена фреквенција при која вредностите на отпорот и капацитивниот реактивен отпор ќе станат еднакви, производејќи максимален излезен напон.

Оваа фреквенција се нарекува резонантна фреквенција. Резонантната фреквенција за Виенски мост осцилатор се пресметува со следната формула:

Подалее, при оваа фреквенција, фазниот помер на входот и излезот ќе стане нула и големината на излезниот напон ќе стане еднаква на една трета од вредноста на входот. Освен тоа, се гледа дека Виенскиот мост ќе биде уравновесен само при оваа одредена фреквенција.

Во случај на Виенски мост осцилатор, Виенскиот мост мрежа од Слика 1 ќе се користи во патот на обратна врска како што е прикажано на Слика 2. Дијаграмот на кружницата за Виенски осцилатор користејќи BJT (Биполарен Јункционален Транзистор) е прикажан подолу:

Во овие осцилатори, делот на амплификаторот ќе се состои од двостепен амплификатор формиран од транзисторите Q1 и Q2, каде што излезот на Q2 се враќа како вход на Q1 преку Виенски мост мрежа (прикажано во сината област на дијаграмот).

Тук, шумот инхерентен во кружницата ќе причини промена во базичниот стрuja на Q1 која ќе се појави на неговата колекторска точка после да биде амплифицирана со фазен помер од 180°.

Ова се враќа како вход на Q2 преку C4 и се амплифицира дополнително и се појавува со дополнителен фазен помер од 180°.

Ова прави да биде нетниот фазен помер на сигналот враќнат на Виенскиот мост мрежа 360°, задоволувајќи критериумот за фазен помер за да се добијат поддржани осцилации.

Меѓутоа, ова услов ќе биде задоволено само во случај на резонантна фреквенција, поради што Виенските мост осцилатори ќе бидат многу селективни во однос на фреквенција, доведувајќи до дизајн со стабилизирана фреквенција.

Виенските мост осцилатори можат да се дизајнираат и со користење на Оперативни Усилувачи како дел од нивниот амплификаторски дел, како што е прикажано на Слика 3.

Меѓутоа, треба да се забележи дека, тука, Оперативниот Усилувач е потребен да функционира како неинвертирачки усилувач бидејќи Виенскиот мост мрежа понудува нулта фазна померка.

Подалее, од кружницата, е јасно дека излезниот напон се враќа на и инвертирачката и неинвертирачката влезна терминал.

При резонантна фреквенција, напоните применети на инвертирачката и неинвертирачката терминал ќе бидат еднакви и во фаза една со друга.

Меѓутоа, и тука, напонскиот генерален фактор на усилувачот треба да биде поголем од 3 за да почнат осцилациите и еднаков на 3 за да се поддржуваат. Обично, овие видови Оперативни Усилувачи-основани Виенски Мост Осцилатори не можат да работат над 1 MHz поради ограничувањата кои им се наложени од нивниот отворен циклус на усилување.