Oszillatur tal-Wien: Skema u Kalkol tal-Frekwenza

X’huwa Wien Bridge Oscillator?

Wien-Bridge Oscillator huwa tip ta’ phase-shift oscillator li bbażat fuq reġħa tal-Wien-Bridge (Figure 1a) li tikkonsisti minn erbgħa bracci magħluqa flimkien fil-mod ta’ pont. Hawn ikollhom erbgħa braccji mhux maqsud biex jkunu resistivi, waqt li l-oħra huma kombinazzjoni ta’ resistors u capacitors.

Fis-silġ, wieħed bracc huwa b’rezistor u kondensatur magħluq f’silġ (R1 u C1) mentri l-ieħor għandhom f’parallel (R2 u C2).

Dan jindika li dawn il-bracci żewġa tal-reġħa jagħmlu identiku mal-high pass filter jew low pass filter, mimiku l-komportament tal-kurċit ta’ Figure 1b.

Fil-kurċit dan, fi tfrekka l-ardja, ir-reatanza tal-kondensaturi C1 u C2 tkun qalija ħafna għaliex il-voltage V0 se tkun null għaliex R2 se jiġi shorted.

Lanqas, fi tfrekka l-bassa, ir-reatanza tal-kondensaturi C1 u C2 se tkun ħafna alta.

Iwa, anki fil-każ dan, il-volttagġ tal-output V0 se jiġi null biss, għaliex il-kondensatur C1 se jiġi konsidrat bħala open circuit.

Din is-silġ ta’ komportament li tippresenta l-reġħa tal-Wien-Bridge tagħtiha l-identità ta’ lead-lag circuit fil-każ ta’ tfrekka l-ardja u l-bassa, rispettivament.

Kalkul tal-Frekwenza tal-Wien Bridge Oscillator

Hsej, bejn dawn it-tfrekka l-ardja u l-bassa, jeżisti frekwenza partikolari fejn il-valuri tal-rezistanza u l-reatanza kapasittiva se jiġu ugwal għal xulxin, bil-prodotti tal-volttagġ tal-output maksimu.

Din ifrekwenza se tittella bħala resonant frequency. Il-frekwenza rezonanti għal Wein Bridge Oscillator tiġi kalkulata bl-użu tal-formula seguenta:

Lanqas, fid-darba tal-frekwenza, il-faża shift bejn il-input u l-output se jiġi null u l-magnitudni tal-volttagġ tal-output se jiġi ugwal għall-un terz tas-silġ tal-input. Anki, jiġi osservat li l-Wien-Bridge se tkun balanced biss fid-darba tal-frekwenza partikolari.

Fl-każ ta’ Wien-Bridge oscillator, in-network tal-Wien-Bridge ta’ Figure 1 se tiġi uża fil-feedback path bħal ma jippergħu fil-Figure 2. Id-diagram tal-kurċit għal Wein Oscillator bl-użu ta’ BJT (Bipolar Junction Transistor) hija l-inferjor:

F’dawn il-oscillators, is-sezzjoni tal-amplifier se tkun mibbneja mill-amplifier b’tnejn stadijiet format mill-transistors, Q1 u Q2, fejn l-output ta’ Q2 se jiġi back-fed bħala input għal Q1 permezz tal-network tal-Wien-Bridge (tispjega fil-enċlojure blu fil-figura).

Hawn, in-noxi intrinseka fil-kurċit se tigħmel biddel fil-kurrent tal-base ta’ Q1 li se tiġi amplifikat b’fażi shift ta’ 180o.

Dan jiġi imfeddit bħala input għal Q2 permezz ta’ C4 u jiġi amplifikat akbar u jiġi prezentat b’fażi shift addizzjonali ta’ 180o.

Dan jiġi fittex li l-nett fażi difference tal-sinyal feddit lura għal network tal-Wien-Bridge tkun 360o, satiskajent il-kriterju ta’ fażi shift biex tiksbet oscillations sustenati.

Iwa, dik il-kondizzjoni se tkun satisfatta biss fl-każ tal-frekwenza rezonanti, għaliex l-oscillators tal-Wien-Bridge se jiġu selektivi ħafna fit-tfrekka, li tgħaddi għal dissenj stabilit fit-tfrekka.

Il-Wien-bridge oscillators jistgħu nkunu dissenjati wkoll bl-użu ta’ Op-Amps bħala parti ta’ sezzjoni tal-amplifier, kif jippergħu fil-Figure 3.

Iwa huwa daqs ma jkun notevoli, hawn, l-Op-Amp huwa meħtieġ li jagħmel bħala non-inverting amplifier għaliex in-network tal-Wien-Bridge toffri zero fażi shift.

Lanqas, mid-diagram, huwa evident li l-volttagġ tal-output jiġi feddit għal dinvertenti u non-inverting input terminals.

Fi frekwenza rezonanti, ivolttagġ applicati għal dinvertenti u non-inverting terminals se jiġu ugwal u in-fażi għal xulxin.

Iwa, anki hawn, il-gain tal-volttagġ tal-amplifier għandu ikun aktar minn 3 biex ibda l-oscillations u ugwal għal 3 biex iksebhom. Fl-ġenerali, dawn l-Op-Amp-based Wien Bridge Oscillators ma jistgħux joperaw fuq 1 MHz għaliex l-limitazzjonijiet impostati għalihom mill-open-loop gain.

In-network tal-Wien-Bridge huma oscillators ta’ tfrekka bassa li jkunu użati biex jġeneraw tfrekka audio u sub-audio ranging bejn 20 Hz sal-20 KHz.

Lanqas, huma jipprovdu output sinusoidal stabilizat, b’distortion bassa fuq ammugħar kbir ta’ tfrekka li jistgħu jiġu selezzjonati permezz ta’ decade resistance boxes.

Anki, it-tfrekka tal-oscillation fid-dinja tal-kurċit dan tista’ tikun varjata ħafna s