वियन ब्रिज ऑसिलेटर: सर्किट र फ्रिक्वेन्सी कल्कुलेशन

वियन ब्रिज ऑसिलेटर क्या है?

वियन-ब्रिज ऑसिलेटर एक प्रकार का फेज-शिफ्ट ऑसिलेटर होता है जो वियन-ब्रिज नेटवर्क (आकृति 1a) पर आधारित होता है, जिसमें चार भुजाएँ ब्रिज शैली में जुड़ी होती हैं। यहाँ दो भुजाएँ पूरी तरह से रेझिस्टिव होती हैं, जबकि अन्य दो भुजाएँ रेझिस्टर्स और कैपेसिटर्स का संयोजन होता है।

विशेष रूप से, एक भुजा में रेझिस्टर और कैपेसिटर श्रृंखला में जुड़े होते हैं (R1 और C1) जबकि दूसरी में उन्हें समान्तर में जोड़ा गया होता है (R2 और C2)।

यह इंगित करता है कि इस नेटवर्क की ये दो भुजाएँ उच्च-पारगम्य फ़िल्टर या निम्न-पारगम्य फ़िल्टर की तरह व्यवहार करती हैं, जो आकृति 1b द्वारा दिखाए गए सर्किट के व्यवहार की नकल करती हैं।

इस सर्किट में, उच्च आवृत्तियों पर, कैपेसिटर्स C1 और C2 की प्रतिक्रिया बहुत कम हो जाएगी, जिसके कारण V0 शून्य हो जाएगा, क्योंकि R2 शॉर्ट हो जाएगा।

अगला, निम्न आवृत्तियों पर, कैपेसिटर्स C1 और C2 की प्रतिक्रिया बहुत ऊँची हो जाएगी।

हालांकि, इस मामले में भी, आउटपुट वोल्टेज V0 केवल शून्य ही रहेगा, क्योंकि कैपेसिटर C1 ओपन सर्किट की तरह कार्य करेगा।

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

वियन ब्रिज ऑसिलेटर आवृत्ति गणना

फिर भी, इन दो उच्च और निम्न आवृत्तियों के बीच, एक विशिष्ट आवृत्ति मौजूद होती है जिस पर रेझिस्टेंस और कैपेसिटिव प्रतिक्रिया के मान एक दूसरे के बराबर हो जाते हैं, जिससे अधिकतम आउटपुट वोल्टेज उत्पन्न होता है।

यह आवृत्ति रिजोनेंट आवृत्ति के रूप में जानी जाती है। वियन ब्रिज ऑसिलेटर के लिए रिजोनेंट आवृत्ति की गणना निम्नलिखित सूत्र का उपयोग करके की जाती है:

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

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

इन ऑसिलेटर्स में, एम्प्लिफायर सेक्शन ट्रांजिस्टर Q1 और Q2 द्वारा बनाए गए दो-चरण एम्प्लिफायर से बना होता है, जिसमें Q2 का आउटपुट Q1 को वियन-ब्रिज नेटवर्क (आकृति में नीले रंग के डोंगे में दिखाया गया है) के माध्यम से वापस फीड किया जाता है।

यहाँ, सर्किट में उपस्थित शोर Q1 के बेस करंट में एक परिवर्तन का कारण बनेगा, जो 180° के फेज-शिफ्ट के साथ इसके कलेक्टर पॉइंट पर आम्प्लीफाइड होकर दिखाई देगा।

यह C4 के माध्यम से Q2 को इनपुट के रूप में फीड किया जाता है, जिसे आगे आम्प्लीफाइड किया जाता है और 180° के अतिरिक्त फेज-शिफ्ट के साथ दिखाई देता है।

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

हालांकि, यह स्थिति केवल रिजोनेंट आवृत्ति के मामले में ही संतुष्ट होगी, जिससे वियन-ब्रिज ऑसिलेटर आवृत्ति के लिए बहुत चयनात्मक होंगे, जिससे आवृत्ति-स्थिर डिजाइन होगा।

वियन-ब्रिज ऑसिलेटर अपने एम्प्लिफायर सेक्शन के एक हिस्से के रूप में ओप-ऐम्प्स का उपयोग करके भी डिजाइन किए जा सकते हैं, जैसा कि आकृति 3 द्वारा दिखाया गया है।