Msimamizi wa Wien Bridge: Mzunguko na Kikomo cha Kifupi

Ni nini Wien Bridge Oscillator?

Wien-Bridge Oscillator ni aina ya phase-shift oscillator ambayo inategemea kwenye mtandao wa Wien-Bridge (Figure 1a) unaotengeneza vitu viwili vya resistance na vitu viwili vya combination ya resistors na capacitors.

Kwa undani zaidi, moja ya mikono imeunganishwa kwa series (R1 na C1) na moja inayokuwa parallel (R2 na C2).

Hii inamaanisha kwamba mikono miwili haya ya mtandao yanaweza kufanya kazi kama high pass filter au low pass filter, kukataa tabia ya circuit iliyoelezwa kwa Figure 1b.

Katika circuit hii, katika maingiliano makubwa, reactance ya capacitors C1 na C2 itakuwa chache sana kwa sababu R2 itakuwa shorted.

Sasa, katika maingiliano madogo, reactance ya capacitors C1 na C2 itakuwa chache sana.

Hata hivyo, hii ni kwa sababu capacitor C1 itakuwa open circuit.

Tabia hii ya Wien-Bridge network inafanya iwe lead-lag circuit katika maingiliano madogo na makubwa, kwa utaratibu.

Uhesabu wa Frequency ya Wien Bridge Oscillator

Hata hivyo, kati ya maingiliano hayo mawili, kuna ingiliano fulani ambalo values za resistance na capacitive reactance zitakuwa sawa, kuundesha voltage output chenye maximum.

Ingiliano hili linatafsiriwa kama resonant frequency. Resonant frequency kwa Wien Bridge Oscillator hutathmini kutumia formula ifuatayo:

Pia, katika ingiliano hili, phase-shift kati ya input na output itakuwa zero na magnitude ya output voltage itakuwa sawa na one-third ya thamani ya input. Pia, inaonekana kuwa Wien-Bridge itakuwa balanced tu katika ingiliano hili fulani.

Katika kesi ya Wien-Bridge oscillator, mtandao wa Wien-Bridge wa Figure 1 utatumika kwenye njia ya feedback kama inavyoelezwa kwa Figure 2. Circuit diagram kwa Wien Oscillator unatumia BJT (Bipolar Junction Transistor) unapatikana chini:

Katika oscillators hizi, sekta ya amplifier itakubali two-stage amplifier unayotengenezwa kwa transistors, Q1 na Q2, ambapo output ya Q2 itarudia kama input kwa Q1 kupitia mtandao wa Wien-Bridge (unaelezwa ndani ya blue enclosure kwenye figure).

Hapa, kelele chenye asili katika circuit itasababisha mabadiliko kwenye base current ya Q1 ambayo itapakua kwenye collector point wake baada ya kuongezeka na phase-shift wa 180o.

Hii itarudia kama input kwa Q2 kupitia C4 na itaongezeka tena na kuonekana na phase-shift zaidi ya 180o.

Hii hutoa net phase-difference ya signal fed back kwenye mtandao wa Wien-Bridge kuwa 360o, kutosha phase-shift criterion ili kupata oscillations sustained.

Hata hivyo, hali hii itatoshi tu kwenye resonant frequency, kwa sababu Wien-Bridge oscillators zitakuwa na uchaguzi mkubwa wa frequency, kuleta mifano yenye stabilisation ya frequency.

Wien-bridge oscillators zinaweza pia kutengenezwa kutumia Op-Amps kama sehemu ya amplifier section, kama inavyoelezwa kwa Figure 3.

Hata hivyo, ni muhimu kujua kuwa, hapa, Op-Amp inahitaji kufanya kazi kama non-inverting amplifier kwa sababu mtandao wa Wien-Bridge unatoa zero phase-shift.

Zaidi, kutoka kwenye circuit, ni wazi kuona kuwa output voltage imerudia kwenye inverting na non-inverting input terminals.

Katika resonant frequency, voltages applied kwenye inverting na non-inverting terminals zitakuwa sawa na in-phase kwa wenyewe.

Hata hivyo, hapa pia, voltage gain ya amplifier inahitaji kuwa zaidi ya 3 ili kuanza oscillations na sawa na 3 ili kusambaza. Kwa umuhimu, aina hii ya Op-Amp-based Wien Bridge Oscillators hazitaweza kufanya kazi juu ya 1 MHz kwa sababu za msumari uliohitilafanyika kwa open-loop gain.

Mtandao wa Wien-Bridge ni low frequency oscillators ambazo zinatumika kugenerate audio na sub-audio frequencies zinazokuwa kati ya 20 Hz hadi 20 KHz.

Zaidi, zinatoa stabilized, low distorted sinusoidal output kwenye range wide ya frequency ambayo inaweza kuchaguliwa kutumia decade resistance boxes.

Zaidi, frequency ya oscillation katika aina hii ya circuit inaweza kubadilishwa rahisi tu kwa sababu inahitaji tu variation ya capacitors C1 na C2.

Hata hivyo, oscillators hizi hitezemoa wingi wa components za circuit na zinaweza kufanya kazi hadi certain maximum frequency tu.

Taarifa: Respect the original, good articles