วงจรออสซิลเลเตอร์จะสร้างสัญญาณเป็นระยะที่เอาท์พุต พวกเขาสามารถแปลงสัญญาณ DC ใดๆ ให้เป็นสัญญาณ AC ด้วยความถี่ที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของสัญญาณ เราจะพูดถึงออสซิลเลเตอร์สะพาน Wien หลักการทำงานของมัน พร้อมด้วยเวอร์ชันที่แก้ไขและตัวอย่างในบทความนี้
ออสซิลเลเตอร์สะพานเวียน
ออสซิลเลเตอร์ของสะพาน Wein เป็นรูปแบบที่เน้นความถี่ของสะพานวีตสโตน ในการสร้างสะพาน แขนทั้งสองข้างมีเพียงความต้านทาน ในขณะที่อีกสองแขนประกอบด้วยความต้านทานและตัวเก็บประจุผสมกัน แขนข้างหนึ่งของบริดจ์ออสซิลเลเตอร์ประกอบด้วยวงจร RC อนุกรมกับวงจร RC แบบขนานอีกวงจรหนึ่งดังแสดงด้านล่าง:
การรวมกันของตัวเก็บประจุและตัวต้านทานของแขนทั้งสองมีลักษณะเหมือนตัวกรองความถี่สูงและความถี่ต่ำตามที่ระบุในรูปด้านล่าง:
หลักการทำงาน
เมื่อใช้ความถี่ต่ำกว่า ตัวเก็บประจุแบบอนุกรมจะให้รีแอกแตนซ์ที่สูงมาก เนื่องจากรีแอกแตนซ์ของตัวเก็บประจุจะแปรผกผันกับความถี่ตามที่กำหนดโดย:
เนื่องจากค่ารีแอกแตนซ์ที่สูงมาก ตัวเก็บประจุจึงทำงานเป็นวงจรเปิด ดังนั้นเอาต์พุตจึงเป็นศูนย์
เมื่อใช้ความถี่ที่สูงกว่า ตัวเก็บประจุ C1 และ C2 ทั้งคู่จะมีรีแอกแตนซ์ต่ำและทำหน้าที่เหมือนไฟฟ้าลัดวงจร ในสถานการณ์นี้ สัญญาณอินพุตจะไปตามเส้นทางลัดวงจรจาก C1 และ C2 เพื่อกลับไปยังแหล่งจ่าย ในกรณีนี้แรงดันไฟขาออกยังคงเป็นศูนย์เช่นกัน
อย่างไรก็ตาม เราสามารถเลือกช่วงความถี่กลางระหว่างความถี่สูงมากและความถี่ต่ำมาก เพื่อให้สามารถหลีกเลี่ยงสภาวะวงจรเปิดและการลัดวงจรได้ ความถี่ระดับกลางที่แรงดันไฟเอาท์พุตมีค่าสูงสุดเรียกว่าความถี่เรโซแนนซ์
การแสดงภาพกราฟิก
ที่ความถี่เรโซแนนซ์ ขนาดของเอาต์พุตจะเท่ากับเกือบหนึ่งในสามของแรงดันไฟฟ้าอินพุต กราฟเมื่อพล็อตระหว่างอัตราขยายเอาต์พุตและการเปลี่ยนเฟส จะให้ภาพประกอบของการเลื่อนเฟส การหน่วงเฟส และจุดเรโซแนนซ์ดังที่แสดงด้านล่าง:
ที่ความถี่ต่ำ มุมเฟสจะแสดง +90 องศา บ่งชี้การเลื่อนเฟสระหว่างสัญญาณอินพุตและเอาต์พุต ในขณะที่ความถี่สูง มุมเฟสจะกลายเป็น -90 องศา บ่งชี้ว่าจะมีการหน่วงเฟสระหว่างสัญญาณอินพุตและเอาต์พุต จุดความถี่กลาง fr บ่งชี้ความถี่เรโซแนนซ์โดยที่สัญญาณทั้งสองอยู่ในเฟสซึ่งกันและกัน
ที่ความถี่ต่ำ มุมเฟสจะแสดง +90 องศา บ่งชี้การเลื่อนเฟสระหว่างสัญญาณอินพุตและเอาต์พุต ในขณะที่ความถี่สูง มุมเฟสจะกลายเป็น -90 องศา บ่งชี้ว่าจะมีการหน่วงเฟสระหว่างสัญญาณอินพุตและเอาต์พุต จุดความถี่กลาง fr บ่งชี้ความถี่เรโซแนนซ์โดยที่สัญญาณทั้งสองอยู่ในเฟสซึ่งกันและกัน
การแสดงออกของความถี่ออสซิลเลเตอร์
ความถี่เรโซแนนซ์คำนวณได้ด้านล่าง:
สำหรับความถี่เรโซแนนซ์ R1=R2=R & C1=C2=C:
Wein Bridge Oscillator พร้อม Op-Amp
ออสซิลเลเตอร์ของสะพาน Wein ยังสามารถรวมออปแอมป์ไว้ในวงจรได้ เทอร์มินัล op-amps เชื่อมต่อกับจุดสองจุดของออสซิลเลเตอร์สะพาน Wein ดังแสดงด้านล่าง:
ข้อจำกัดเดียวของการกำหนดค่านี้คือข้อจำกัดของความถี่ที่สูงกว่า ออสซิลเลเตอร์ Wein Bridge ที่ใช้ op-amps ควรทำงานต่ำกว่า 1 MHz นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าสะพาน Wein เป็นออสซิลเลเตอร์ความถี่ต่ำระหว่าง 20Hz ถึง 20kHz
ตัวอย่าง
พิจารณาตัวต้านทานขนาด 20kΩ และตัวเก็บประจุแปรผันขนาด 10nf ถึง 2000nf ในวงจรออสซิลเลเตอร์ของ Wein Bridge ประเมินค่าสูงสุดและต่ำสุดของความถี่ของการสั่น
ความถี่ของการสั่นกำหนดโดย:
สำหรับความถี่ต่ำสุด fmin;
สำหรับความถี่สูงสุด fmax:
บทสรุป
ออสซิลเลเตอร์สะพาน Wein เป็นการผสมผสานระหว่างเครือข่ายตัวกรองความถี่สูงและความถี่ต่ำผ่าน ทำงานที่ความถี่เรโซแนนซ์ซึ่งแรงดันเอาต์พุตสูงสุด ด้านบนและด้านล่างความถี่นี้ เอาต์พุตจะเป็นศูนย์