Conception Des Oscillateurs Sinusoïdaux Forex

Oscillateurs à onde sinusoïdale L'oscillateur à pont de Wien, l'oscillateur à quartz Pierce, Hartley, les colpitts et les oscillateurs à barres accordées Nous avons déjà traité plusieurs sortes d'oscillateurs de relaxation dans ces unités. Les ondes sinusoïdales créées par votre générateur de fonctions sont réalisées à partir d'ondes carrées, de circuits de mise en forme d'onde et de filtres, et ne sont pas vraiment de très bonnes ondes sinusoïdales, même si elles ont la plus grande partie de leur énergie proche d'une fréquence. Si vous avez besoin de meilleures ondes sinusoïdales, un oscillateur linéaire les fera. Un oscillateur linéaire est très différent d'un oscillateur de relaxation. Le nom linéaire ne convient pas, puisque tous les oscillateurs sont non linéaires, mais un oscillateur linéaire au moins ne produit pas de coins et de sauts, mais une onde lisse. Il ya beaucoup d'aspects intéressants à ces oscillateurs. Le plus important est probablement ce qui détermine l'amplitude de l'oscillation et conserve la rétroaction avec précision à -1, donc la sortie a une amplitude constante. Un oscillateur doit également démarrer, ce qui peut être intéressant, surtout lorsque l'oscillateur est capable d'osciller ou au seuil. Nous ne ferons pas de théorie ici, mais examinerons quelques oscillateurs pratiques, et voyons comment ils fonctionnent. Le Wien Bridge Oscillator Le premier est le remarquable oscillateur Bridge de Wien (nommé d'après le professeur Wien, et non écrit Wein). Cet oscillateur donne une très belle onde sinusoïdale, et est un excellent choix pour un oscillateur audio de précision. Sa caractéristique est le réseau RC constitué de R et C en série avec une combinaison parallèle de R et C, comme le montre le schéma ci-dessous. Les résistances et les condensateurs peuvent être différents en valeur, mais il est beaucoup plus simple de les prendre égaux, et rien de valeur est perdu. Ce réseau, considéré comme un filtre passif, donne zéro déphasage pour une fréquence intermédiaire donnée par f 12piRC. C'est un filtre de second ordre (deux condensateurs), et c'est un phénomène remarquable. Travailler la fonction de transfert du réseau, qui est V o V i jomegaCR 1 - (omegaCR) 2 3jomegaCR. À la fréquence de la phase zéro, le gain est exactement 13. Utilisez un générateur de fonction pour fournir au réseau une onde sinusoïdale, et utilisez la portée pour regarder V in et V out. Il est instructif d'utiliser le graphique XY et de regarder la figure de Lissajous. À la fréquence de la phase zéro, le chiffre se réduira en ligne droite, montrant ce fait. À basse fréquence, la sortie mène, tandis qu'à haute fréquence la sortie est retardée. Ce type de filtre de second ordre est appelé filtre passe-bas, utilisé pour ses propriétés de phase plutôt que pour ses propriétés d'amplitude. Le circuit de l'oscillateur est donné à droite. Le réseau de Wien est vu à droite, disposé pour donner la rétroaction positive, qu'un oscillateur doit avoir. L'op-amp fonctionne avec une alimentation bipolaire, de sorte que la sortie peut basculer au-dessus et au-dessous du sol. Notez que le réseau de Wien est retourné à GND, et non l'alimentation négative. Sur la gauche se trouve le réseau de rétroaction négative. Lorsque l'oscillateur fonctionne de manière stable, cela doit exactement contrebalancer la rétroaction positive. Il est impossible de le faire avec des résistances fixes. Si la rétroaction postive domine, alors l'op-amp est saturé et nous avons un oscillateur de relaxation. Si la rétroaction négative domine, alors l'oscillateur ne démarre jamais. Nous devons commencer par un retour positif, puis le réduire à mesure que l'amplitude augmente, et enfin maintenir une amplitude constante par ajustement minutieux. Ceci est généralement fait avec des lampes à filament de tungstène, comme ici. Si vous souhaitez construire l'oscillateur, vous devrez fouiller environ pour les lampes appropriées. Je viens juste d'avoir les lampes JKL7876 autour, et ils ont été pressés en service. Il a en fait pris deux en série, mais le travail peut être fait avec une lampe, si elle est appropriée. La caractéristique résistance / courant de ces lampes est indiquée à gauche. Notez à quelle vitesse la résistance augmente avec le courant. C'est exactement ce dont nous avons besoin, car une plus grande amplitude de la sortie va chauffer la lampe plus, augmenter sa résistance et diminuer la rétroaction positive. La lampe est chauffée par la valeur rms du courant alternatif, et son inertie thermique signifie qu'elle ne peut pas suivre les variations instantanées. Elle n'est affectée que par la valeur rms de la sortie. Essayez de trouver une lampe avec une résistance d'environ 100Omega à froid (comme les deux 7876s en série). Lorsque l'oscillateur est en marche, vous ne devriez pas voir la lampe même allumant (bien que certains pourraient). La lampe durera éternellement dans ce circuit. Une fois que vous avez une lampe appropriée, vous pouvez faire l'oscillateur et d'observer sa sortie. Lors de la première mise sous tension, l'ampli-op pourrait saturer, mais lorsque la lampe s'échauffe, la forme d'onde se détachera et prendra une belle forme. L'amplitude est déterminée par l'interaction de la lampe et R 1. Pour obtenir un oscillateur d'environ 1 kHz, j'ai utilisé R 15k, C 0.01. Le courant efficace, déterminé à partir de l'amplitude de sortie de 13,4 V pic à crête, était de 9,6 mA, dans les capacités de la sortie op-amps. Comment changeriez-vous R 1 pour obtenir une amplitude plus petite? Dans ce cas, la résistance des deux lampes en série était de 165 Omega lorsque l'oscillateur était en marche. Oscillateurs cristallins Certains cristaux développent des charges superficielles lorsqu'ils sont serrés, pliés ou torsadés, et sont appelés piézoélectriques. Inversement, lorsqu'un champ électrique leur est appliqué, ils se dilatent, se contractent, se courbent ou se tordent. Les vibrations mécaniques du cristal sont directement associées à des changements électriques à la même fréquence. Comme tous les systèmes mécaniques, les cristaux peuvent vibrer aux fréquences de résonance, où de petites poussées créent une grande amplitude, tout comme dans les circuits électriques résonnants. La vibration mécanique des cristaux donne une norme de temps, meilleure que celle des horloges mécaniques, mais inférieure à celle des vibrations atomiques. Le quartz est un matériau piézoélectrique, non pas le plus sensible, mais très stable mécaniquement et électriquement qu'il est presque le seul cristal résonant utilisé. Une mince plaque vibrera à des fréquences de mégahertz, de sorte que les cristaux sont utilisés dans les circuits radiofréquence. Les vibrations les plus utilisées ne sont pas les simples vibrations d'épaisseur d'une plaque élastique, mais sont des modes de cisaillement plus compliqués qui fournissent les fréquences souhaitées et la meilleure indépendance de température. Le circuit équivalent d'un cristal, représenté sur la figure de gauche, se compose d'une capacité C 1 (des électrodes métalliques sur deux surfaces opposées) en parallèle avec un circuit RLC série représentant le cristal lui-même, dit bras motional. Dans lequel la valeur équivalente de L est étonnamment grande. C'est ce qui fait que le cristal est une bonne norme de fréquence. La réactance d'un cristal varie avec la fréquence comme montré à droite. Aux fréquences basses et hautes, il apparaît capacitif, avec un intervalle court entre la série et les fréquences de résonance où il ressemble à une inductance. Un cristal typique peut avoir C 10 fF (0,010 pF), L 2 H et R 50 Omega, ce qui donne une fréquence de résonance en série de f s 12piradique (LC) 1,125 MHz. Le Q de la résonance est Q omegaLR 141,400, donc la largeur de la résonance est seulement de 8 Hz. La fréquence de résonance parallèle f p est un peu plus élevée, la quantité exacte dépendant de C 1 et la capacité de charge externe. En faisant varier la capacité de charge, la fréquence de résonance peut être légèrement ajustée, ce qui est appelé tirer le cristal. Selon le circuit, le cristal peut résonner en mode série ou en parallèle et, dans les deux cas, il contrôlera la fréquence. L'oscillateur à quartz le plus simple est l'oscillateur Pierce, représenté sur la figure de gauche. Un FET est utilisé comme dispositif d'amplification, puisqu'il fournit une résistance d'entrée élevée qui permet l'utilisation d'une résistance de grille de 10M. Le cristal a une fréquence de 2.000 MHz, mais tout cristal raisonnable peut être utilisé. L'inductance RF de 3,3 mH donne une impédance de charge élevée au courant alternatif, tout en faisant passer le courant de drain continu sans chute de tension (l'inductance a une résistance de 41Omega). L'inductance doit être spécialement conçue pour retenir l'inductance souhaitée pendant qu'elle transporte DC, assurez-vous que le starter que vous utilisez est conçu pour cela. L'impédance du starter est supérieure à 41k à 2 MHz, ce qui donne un gain suffisant. Le cristal est le seul élément résonnant dans le circuit, et doit donc déterminer la fréquence d'oscillation. Il est connecté comme pour la rétroaction shunt-shunt. Voici un cas où l'instabilité est souhaitée, et il ya un changement de phase de 180 degrés à la résonance, ce qui rend la réaction positive. L'amplitude est limitée par la plage maximale des excursions de tension au drain. La résistance R peut être utilisée pour réduire la rétroaction et la commande du cristal. Il n'est pas nécessaire pour l'oscillation, et si vous regardez la sortie wavform quand il est zéro, vous verrez une forme d'onde aplati au-dessus et en dessous. Avec R 10k, la forme d'onde est beaucoup plus sinusoïdale, surtout les parties supérieures, mais la partie inférieure est encore sensiblement aplatie. Avec R 15k, l'oscillateur n'oscille pas (il ne démarre pas). Les cristaux, d'ailleurs, ne doivent pas être entraînés avec une tension trop élevée, ou la contrainte mécanique les brise. L'amplitude de l'oscillation au drain était de 24 V avec R 1k, la tension RF à travers le starter inverse dans la direction pendant le cycle. Les oscillateurs étudiés ici sont basés sur le circuit de gauche, qui montre les principes. Les valeurs des composants ne sont pas affichées, car ce circuit n'a pas encore été construit et testé, et il n'est ici qu'à titre d'illustration. Q est un FET, avec une haute résistance d'entrée et un courant de drain auto-limitant, dont les caractéristiques sont importantes ici. On pourrait également utiliser un tube à vide en triode, qui présente les mêmes caractéristiques. Lorsque le circuit est en repos, la résistance R g. Appelée fuite de grille (à partir des jours de tube à vide) fournit V GS 0, et donc le courant de drain est I DSS. Et le FET est prêt à amplifier. Le circuit accordé L 1 C fournit une tension oscillante à la grille par l'intermédiaire du condensateur de blocage C g lorsqu'il est excité. Le courant de drain varie alors sympathiquement et est couplé par l'inductance mutuelle M12 au circuit accordé. Si les polarités sont correctement disposées, les oscillations dans le circuit accordé sont encouragées, et si les pertes sont contrebalancées, les oscillations continuent et même augmentent. Lorsque la porte devient positive d'environ 0,7 V, le courant traversant R g tire le négatif de porte, diminuant le gain jusqu'à ce que les pertes soient juste compensées, et l'amplitude d'oscillation soit constante. Lorsque cela se produit, la porte devient très négative, même au-delà de la coupure, et le courant de drain diminue. Tous les oscillateurs étudiés ci-dessous fonctionnent de cette manière. La fuite de grille résout les problèmes fondamentaux de chaque oscillateur: le démarrage et la limitation de l'amplitude. La diode D est là seulement pour alléger la charge sur la grille lorsque le démarrage n'a aucun effet lorsque l'oscillateur est en fonctionnement. Ce circuit est appelé un oscillateur Armstrong pour honorer Major Armstrong, qui a inventé le récepteur régénérateur, et bien d'autres choses ailleurs en radio. Il a ajouté la bobine de tickler L 2 qui fournit la rétroaction positive. Si L ou C est modifié, la fréquence d'oscillation change, et nous avons un oscillateur à fréquence variable. Ou VFO. LC circuits accordés ne fournissent pas un bon contrôle de fréquence, mais avec un effort relativement stable VFOs peut être construit. Les oscillateurs à inductances à air-cœur sont très pratiques aux fréquences radio (au-dessus de 250 kHz, par exemple). Notez que l'inductance d'une bobine à noyau d'air n'est pas affectée par DC dans la bobine. Le circuit représenté est appelé alimenté en série car le flux de polarisation et de signal dans le même circuit de drain (l'alimentation doit être contournée avec un condensateur de sorte qu'il est une bonne masse du signal). Le drain pourrait également être alimenté par dérivation. Comme dans l'oscillateur Pierce ci-dessus, en utilisant un RFC et un condensateur pour séparer le biais et le signal. Deux modes de rétroaction sont affichés à droite. Dans le circuit de Hartley, l'inductance est tapée pour correspondre à la faible impédance du circuit collecteur (ou plaque, pour un tube), tandis que l'autre extrémité fournit la base (ou la grille). Un seul condensateur est utilisé, ce qui rend l'accord facile. Le circuit de Colpitts ne nécessite pas d'inductance taraudée, mais utilise deux condensateurs comme diviseur capacitif de tension. La phase est opposée aux deux extrémités du circuit accordé, fournissant la rétroaction positive nécessaire. La fréquence est f 12piradicLC. Dans les circuits RF à haute fréquence usuels, L est en muH et C en pF. Une modification du circuit de Colpitts, appelée oscillateur Clapp, est représentée à gauche. Ce circuit peut être construit et testé. Le condensateur d'accord est en série avec l'inductance ici, c'est un condensateur fixe, mais dans un VFO il serait variable. Dans ce circuit, les trois condensateurs sont de 0,001 μF, mais dans un circuit pratique, la capacité en série avec l'inducteur serait beaucoup plus petite que les deux autres (peut-être 50 pF) et donnerait une gamme considérable de fréquences. L'inductance était un inducteur de ferrite de 120 muH (montré comme uH sur les schémas) que j'avais à portée de main. L'inductance de 1 mH dans le conducteur de source est une inductance radiofréquence ou RFC, conçue pour conserver son inductance lorsqu'un courant continu raisonnable le traverse. Ici, il sépare le circuit de polarisation du circuit RF. Les conducteurs de la JFET MPF 102 sont DSG, dans cet ordre, en regardant le côté plat de l'emballage avec les fils vers le bas. Ce circuit a donné un signal de crête à crête de 5 V à la source à une fréquence d'environ 828 kHz, approprié pour une inductance de 120 muH résonnant avec 13 nF - les trois condensateurs de 0,001 en série. La tension de grille moyenne était d'environ -4,5 V, ce qui signifie que la grille variait d'environ -10 V, bien au-delà de la coupure, à 0,7 V, limitée par la diode. Le courant de drain moyen était de 0,6 mA. Le JFET fonctionne comme un amplificateur de classe C dans ce circuit. Cela fait un excellent oscillateur RF à d'autres fins, si vous n'avez pas un générateur de signal. Un oscillateur Hartley est représenté à droite. Il utilise la plupart des mêmes composants que l'oscillateur Clapp. Un condensateur est nécessaire pour bloquer la tension de polarisation de grille à partir du circuit accordé. Le condensateur de réglage est un condensateur poly 100 pF. L1 est une bobine enroulée avec 30 fils sur une forme 12 - j'ai utilisé un tube de lucite. Il a 210 tours, frappé au 45e tour, et est d'environ 3 long. Le tube fait une belle poignée tout en enroulement de la bobine, et est coupé lorsque l'enroulement est terminé. Les extrémités de la bobine peuvent être mis à travers 60 trous dans chaque extrémité. Lorsque vous arrivez au 45e tour, grattez un peu de l'émail avec du papier de verre et soudez le fil de robinet à elle. C'est une opération délicate, mais pas vraiment difficile. Les virages peuvent être sécurisés avec dope bobine, si vous l'avez. Si ce n'est pas le cas, il suffit d'utiliser du ruban adhésif transparent ou des vernis à ongles. La soudure 22 conduit à chacun des trois fils. Mon oscillateur est passé à 1,67 MHz. L'inductance de la bobine peut être estimée à partir de la formule L D 2 N 2 (18D 40L) muH, où D est le diamètre et L la longueur de la bobine en pouces, et N est le nombre de tours, ce qui donne 85 muH. Avec 100 pF, cela prédit une fréquence de résonance de 1,73 MHz, assez proche accord. Il y avait une oscillation parasite très notable à environ 10 MHz, causée par la capacité parasite avec le long, en boucle mène à la bobine meilleure disposition permettrait de remédier à cela. La grille fonctionnait à -5,86 V, et la sortie était de nouveau d'environ 5 V pic à pic. Il est très satisfaisant de voir l'oscillateur travailler avec des bobines vous blesser vous-même. D'autres oscillateurs sont discutés sur d'autres pages, par exemple The VTVM et GDO. Où l'oscillateur à trempette est étudié, et les tubes à vide. Où sont présentés les oscillateurs locaux pour les superhétérodynes. Composé par J. B. Calvert Créé le 30 juillet 2001 Dernière révision 13 mai 2002Sinusoidal Oscillator Block Diagramme de l'oscillateur Avant d'expliquer le schéma synoptique d'un oscillateur, rappelons le concept d'amplificateur à contre-réaction positive. Chacun de vous sait que l'amplificateur de rétroaction positive consiste en un amplificateur ayant un gain de A et un circuit de contre-réaction avec gain de. Ici, une partie de la sortie est renvoyée à l'entrée par le circuit de rétroaction. Le signal qui est renvoyé est ajouté au signal d'entrée en utilisant mathSigma mathématique d'été et la sortie de l'été agit comme un signal d'entrée réel à l'amplificateur. La figure montre le schéma fonctionnel de l'oscillateur. La différence entre l'amplificateur de rétroaction positive et l'oscillateur est que, dans l'oscillateur, il n'y a pas besoin de signal d'entrée externe. Pour amorcer les oscillations, le signal de sortie doit être réintroduit en grandeur et en phase appropriées. Ltflashgtfileblockdiagram. swfwidth70height300qualitybestltflashgt Fig: Diagramme de blocs de l'oscillateur Pour rejouer cliquez de nouveau sur Cliquez ici pour lancer l'animation Questions d'auto-évaluation (SAQ) - 1 Remarque: (i) Répondez aux questions ci-dessous comme indiqué. (Ii) Comparez votre réponse à celle donnée à la fin de l'Unité. Répondez à la question suivante en identifiant les réponses correctes: 1. Quelle rétroaction suivante est utilisée pour produire les oscillations a. Rétroaction positive b. Rétroaction négative c. Rétroaction positive et négative d. Réaction non-régénérative Répond à la question vraie ou fausse suivante 2. L'oscillateur nécessite un signal d'entrée externe pour son fonctionnement Principe des oscillateurs Un oscillateur consiste en un amplificateur et un réseau de rétroaction. Maintenant, voyons quels composants de base sont nécessaires pour obtenir des oscillations. Le périphérique actif transistor ou op Amp est utilisé comme amplificateur. Circuit de rétroaction avec des composants passifs tels que des combinaisons R-C ou L-C. Pour démarrer l'oscillation avec l'amplitude constante, la rétroaction positive n'est pas la seule condition suffisante. Le circuit oscillateur doit satisfaire aux deux conditions suivantes appelées conditions de Barkhausen: 1. La première condition est que l'amplitude du gain de boucle (A) doit être l'unité. Cela signifie que le produit de gain de l'amplificateur A et le gain du réseau de rétroaction doit être l'unité. 2. La deuxième condition est que le déphasage autour de la boucle doit être de 360 ​​ou 0. Cela signifie que le déphasage à travers l'amplificateur et le réseau de rétroaction doit être de 360 ​​ou 0. Questions d'autoévaluation - 2 Note: ( I) Répondez aux questions ci-dessous comme indiqué. (Ii) Comparez votre réponse à celle donnée à la fin de l'Unité. Remplir les trous. 1. Un circuit doit satisfaire. Pour obtenir des oscillations soutenues. Choisissez la bonne réponse. 2. Pour démarrer l'oscillation, le déphasage total d'un oscillateur est a. Haut b. Faible c. 1 d. 0 Le nom d'oscillateur sinusoïdal lui-même indique la signification que cet oscillateur produit la sortie d'onde sinusoïdale. Pour tout type de circuit se comporter comme un oscillateur, il doit d'abord satisfaire la condition nécessaire et suffisante mentionnée dans la section précédente. Selon la variation de l'amplitude de la forme d'onde de sortie, il existe deux types d'oscillations. 1. Amortissement 2. Amortissement ou (soutenu) oscillations amorties. Les oscillations, dont l'amplitude continue à diminuer ou à augmenter continuellement avec le temps, sont appelées oscillations amorties. Si l'amplitude des oscillations diminue continuellement, on l'appelle sous-amortie. Alors que si l'amplitude des oscillations augmente continuellement, on l'appelle suramortissement. Oscillations non amorties. Les oscillations, dont l'amplitude reste constante dans le temps, sont appelées oscillations non amorties ou oscillations de sustain. Dans la pratique, pour obtenir les oscillations soutenues à la fréquence désirée d'oscillations, le circuit oscillateur doit satisfaire certaines des exigences de base telles que, Le circuit doit avoir une rétroaction positive Lorsque la contre-réaction est utilisée dans le circuit, le gain global du circuit est donné par, Indique que si A est égal à 1 seulement alors le gain global devient infini. Cela signifie qu'il existe une sortie sans entrée externe. En réalité, pour obtenir des oscillations soutenues, à la première fois que le circuit est activé, le gain de boucle doit être légèrement supérieur à un. Cela garantit que les oscillations s'accumulent dans le circuit. Cependant, une fois qu'un niveau approprié de tension de sortie est atteint, le gain de boucle doit diminuer automatiquement à l'unité. Seulement alors le circuit maintient l'oscillation soutenue. Sinon, le circuit fonctionne comme sur amorti. Ceci peut être réalisé dans le circuit soit en diminuant le gain d'amplificateur A soit en diminuant le gain de contre-réaction. Classification des oscillateurs sinusoïdaux Le nom de l'oscillateur sinusoïdal lui-même indique que cet oscillateur produit une sortie sinusoïdale. L'oscillateur sinusoïdal lui-même indique que cet oscillateur produit une sortie sinusoïdale. Dans la section précédente, nous avons mentionné que la fréquence d'oscillation est déterminée par les composantes du circuit de rétroaction. Ainsi, selon les composantes déterminées en fréquence, il existe trois types de base d'oscillateurs tels que l'oscillateur RC, l'oscillateur LC et l'oscillateur à quartz. 1. Les oscillateurs RC. Ils utilisent un réseau de résistance-Capacité pour déterminer la fréquence de l'oscillateur. Ils conviennent aux applications de basse fréquence (fréquence audio) et de fréquence modérée (5Hz à 1MHz). Ils sont ensuite divisés comme, 2. oscillateurs LC. Ici, les inductances et les condensateurs sont utilisés soit en série ou en parallèle pour déterminer la fréquence. Ils sont plus appropriés pour la radiofréquence (1 à 500 MHz) et classifiés plus loin comme, 3. Oscillateur de cristal. Comme les oscillateurs LC, il convient aux applications de radiofréquence. Mais il a très haut degré de stabilité et de précision par rapport à d'autres oscillateurs. Questions d'autoévaluation (SAQ) - 5 Note: (i) Répondez aux questions ci-dessous comme indiqué. (Ii) Comparez votre réponse à celle donnée à la fin de l'Unité. 1. Énumérer les oscillateurs sinusoïdaux avec leur gamme de fréquences. Détails des oscillateurs RC avec des exemples Nous avions vu le schéma bloc de l'oscillateur. Il se compose d'un amplificateur ayant un gain de A et un circuit de contre-réaction avec gain de. Dans le cas des oscillateurs RC, le circuit de rétroaction utilise une combinaison Résistance-Capacité. Cette combinaison RC exécute la double fonction. Il agit en tant que réseau de rétroaction ainsi que le réseau de détermination de fréquence de l'oscillateur. Principe des oscillateurs RC: Vous savez tous qu'un transistor en configuration CE agit comme un amplificateur ou vous pouvez utiliser l'ampli Op comme amplificateur inverseur. Il amplifie non seulement le signal d'entrée mais déplace également sa phase de 180. Cependant, pour produire des oscillations, nous devons avoir un retour positif de quantité suffisante. La rétroaction positive ne se produit que lorsque la tension de retour est en phase avec le signal d'entrée d'origine. Cette condition peut être obtenue de deux façons. 1. Wien Bridge Oscillator -360 ou 0 déphasage par amplificateur et 0 ou 360 déphasage par circuit de retour Fig: Principe de Wien Bridge Oscillator Une façon d'obtenir le déphasage de 360 ​​est d'utiliser deux étages d'amplificateurs, chacun donnant le déphasage de 180, ou utiliser un amplificateur non inverseur en utilisant l'ampli Op. Dans ce cas, le signal de contre-réaction ne produit pas de déphasage supplémentaire. C'est le principe de base d'un oscillateur pont Wien. 2. RC Phase Shift Oscillator - Déphasage 180 par amplificateur et déphasage supplémentaire 180 par circuit de retour Fig: Principe de l'oscillateur de changement de phase RC Ici, nous pouvons prendre une partie de la sortie et la passer à travers un réseau de déphasage Déphasage de 180. Ainsi, on obtient un déphasage total de 180 180 360 lorsque le signal passe à travers l'amplificateur et le réseau de déphasage. C'est le principe de base de l'oscillateur à décalage de phase RC. Questions d'auto-évaluation (SAQ) - 6 Note: (i) Répondez aux questions ci-dessous comme indiqué. (Ii) Comparez votre réponse à celle donnée à la fin de l'Unité. 1. Expliquer brièvement la fonction de la combinaison RC utilisée dans les oscillateurs sinusoïdaux RC. Répondez à la question suivante en identifiant les réponses correctes: 2. Dans l'oscillateur à décalage de phase RC, le réseau de rétroaction produit. Déphasage a. 90 degrés b. 180 degrés c. 270 degrés d. 360 degrés Répondre à la question suivante True ou False 3. Wien pont oscillateur peut être conçu soit en utilisant deux stades de transistorized amplificateurs ou à l'aide d'amplificateur non-inversion en utilisant Op Amp. La portée de cette unité est restreinte aux oscillateurs de pont de Wien Étudions les oscillateurs de pont de Wien en détail: a) Circuit d'avance-retard Le circuit donné montre la combinaison de RC utilisée dans l'oscillateur de pont de Wien. Ce circuit est également connu sous le nom de lead-lag circuit. Ici, la résistance mathR1math et le condensateur mathC1math sont connectés dans la série tandis que la résistance mathR2math et le condensateur mathC2math sont connectés en parallèle. Nous devons voir comment ce circuit ne sélectionne qu'une seule fréquence particulière. Comment fonctionne le circuit de retardement? Voyons ce que serait la tension de sortie aux hautes fréquences. Supposons que le signal d'entrée AC Vi soit appliqué à ce circuit, alors quelle serait la tension de sortie Ici, la grandeur de la sortie Vo dépend de la fréquence du signal d'entrée. Comment cela se produit Vous savez que la réactance du condensateur est inversement proportionnelle à la fréquence. Aux fréquences élevées, la réactance du condensateur mathC1math et mathC2math approche zéro. Cela provoque mathC1math et mathC2math apparaît court. Ici, le condensateur mathC2math court-circuite la résistance mathR2math. Par conséquent, la tension de sortie Vo sera nulle puisque la sortie est prise à travers la combinaison mathR2math et mathC2math. En bref, aux fréquences élevées, le circuit agit comme un circuit de retard. Voyons ce que serait la tension de sortie aux basses fréquences. De même, aux basses fréquences, les deux condensateurs agissent comme ouverts car le condensateur offre une très grande réactance. Encore une fois la tension de sortie sera nulle parce que le signal d'entrée est tombé à travers la combinaison mathR1math et mathC1math. Ici, le circuit agit comme un circuit de plomb. Que se passerait-il si la fréquence du signal d'entrée se situe entre ces deux extrêmes? Fondamentalement, le circuit retardateur fonctionne comme un circuit résonant. Nous avons vu que, à deux extrêmes, on obtient une tension de sortie nulle. Mais à une fréquence particulière entre les deux extrêmes, la tension de sortie atteint la valeur maximale. A cette fréquence seulement, la valeur de résistance devient égale à la réactance capacitive et donne la sortie maximale. Par conséquent, cette fréquence particulière est connue sous le nom de fréquence de résonance ou fréquence oscillante. Ltflashgtfileleadlag. swfwidth65height380qualitybestltflashgt Fig: Circuit de dérivation Pour rejouer cliquez de nouveau sur Cliquez ici pour commencer l'animation Ici, on peut se demander, Comment calculer cette fréquence particulière C'est très simple. La production maximale serait obtenue si R Xc. Supposons, mathR1math mathR2math R et mathC1math mathC2math C, comme vous le savez que mathXc frac f, maths Cela donne la fréquence de résonance mathf frac R, C, math. B) Le circuit donné montre l'oscillateur du pont de Wien en utilisant le circuit de retard de plomb. Voyons pourquoi le nom de Wien est donné. La version de base du pont de Wien a quatre bras. Les deux bras sont purement résistifs et les deux autres bras sont des bras sensibles à la fréquence. Ces deux bras ne sont rien d'autre que le circuit de retardement dont nous avons déjà parlé. La combinaison en série de mathR1math et mathC1math est connectée entre les terminaux a et d. La combinaison parallèle de mathR2math et mathC2math est connectée entre les bornes d et c. Pour concevoir un circuit oscillateur utilisant ce pont, la sortie du pont est donnée à l'étage amplificateur. Ici, un étage amplificateur non inverseur est utilisé pour obtenir des oscillations. Fig: Diagramme de circuit de Wien Bridge Oscillator Pouvez-vous deviner pourquoi l'amplificateur non-inversion est nécessaire Pour cela, il suffit de rappeler la condition nécessaire des oscillations. Pour démarrer les oscillations, le déphasage total du circuit doit être de 360 ​​et l'amplitude du gain de boucle doit être supérieure à un. Ici, le pont ne fournit pas de déphasage à fréquence oscillante car un bras consiste en un circuit de dérivation et l'autre bras consiste en un circuit de retard. Il n'est pas nécessaire d'introduire le déphasage par un amplificateur. Par conséquent, on utilise un amplificateur non inverseur. Questions d'auto-évaluation (SAQ) - 7 Note: (i) Répondez aux questions ci-dessous comme indiqué. (Ii) Comparez votre réponse à celle donnée à la fin de l'Unité. 1. Expliquer le terme lead and lag circuit et son principe de fonctionnement. 2. Expliquez comment fonctionne le circuit de retard de connexion. Répondez à la question suivante en identifiant les réponses correctes: 3. Un circuit de retard a un angle de phase qui est a. Entre 0 et 90 degrés b. Supérieur à 90 degrés c. Entre 0 et -90 degrés d. Le même que la tension d'entrée 4. Un circuit de couplage est également appelé. une. Circuit de retard b. Circuit du conducteur c. Circuit retardateur d. Circuit de résonance Pour une meilleure compréhension de l'oscillateur de pont de Wien, le même circuit peut être redessiné comme illustré ci-dessous. Respecter soigneusement le schéma de raccordement. Le circuit de retard de l'avance est utilisé comme réseau de rétroaction sur lequel nous avons déjà discuté. Ici, un étage amplificateur non inverseur est utilisé pour obtenir des oscillations. Le circuit de l'oscillateur de pont de wien se compose de deux retours, positifs aussi bien que négatifs. Un retour positif est entre la sortie et la borne non inverseuse et un retour négatif est entre la sortie et la borne inverseuse de l'OPAMP. Vous savez que pour l'oscillateur, la rétroaction positive est essentielle. Ici, une réaction positive est utilisée pour produire un changement de phase de zéro degré entre l'amplificateur et le réseau de rétroaction. Peut-être aimeriez-vous savoir pourquoi les commentaires négatifs sont nécessaires ici. Pour assurer des oscillations soutenues, le gain de la boucle doit être légèrement supérieur à un lorsque le circuit est mis en circuit pour la première fois. Pour l'oscillateur de pont de Wien, le gain de l'amplificateur doit être supérieur à trois (Agt3), ce qui garantit que des oscillations soutenues s'accumulent dans le circuit. Par conséquent, pour définir ce gain, la rétroaction négative est essentielle. En pratique, pour obtenir les oscillations soutenues à la fréquence d'oscillations souhaitée, le produit du gain de tension A et du gain de contre-réaction doit être égal ou supérieur à un. Dans ce cas, le gain de l'amplificateur A doit être 3. Par conséquent, pour satisfaire l'état du produit, le gain de contre-réaction doit être 13. Ici, le gain de l'amplificateur non inverseur est déterminé par la résistance mathR3math et mathR4math. Pour des oscillations soutenues, la résistance mathR4math doit être deux fois la résistance mathR3math. De même, nous obtenons la sortie maximale Vo seulement si la valeur résistive est égale à la valeur de la réactance. Par conséquent, la fréquence de l'oscillation est décidée par la résistance R et le condensateur C. ltflashgtfileWBO circuit. swfwidth60height300qualitybestltflashgt Fig: Diagramme du circuit de Wien Bridge Oscillateur Pour Replay cliquez de nouveau sur Cliquez ici pour démarrer Animation Que se passe-t-il si la résistance mathR3math n'est pas égale à deux fois de la résistance mathR4math Dans la section précédente, nous avons vu que la valeur de la résistance mathR3math et mathR4math joue un rôle très important. Pour démarrer les oscillations, la résistance mathR3math doit être deux fois la résistance mathR4math. Que se passe-t-il si la résistance mathR3math n'est pas égale à deux fois la résistance mathR4math. Si mathR3math est inférieur à 2 mathR4math. Le produit A sera inférieur à l'unité et les oscillations ne peuvent pas être maintenues. Et si mathR3math est supérieur à 2 mathR4math. Le gain augmente considérablement. Par conséquent, le produit A devient très grand. Cela déclenchera les oscillations. Mais en raison d'un gain excessif, une distorsion peut en résulter. Fig: Effet de mathR3math et mathR4math dans Wien Bridge Oscillator Cela indique qu'une certaine forme de réduction de gain est nécessaire à une tension de sortie plus élevée. Une des manières possibles est de remplacer la résistance mathR4math par la lampe de tungstène. How this circuit works if resistor mathR4math by tungsten lamp, is left to the student for further study of this topic . Self-Assessment Questions (SAQs)- 8 Note: (i) Answer the questions below as instructed. (ii) Compare your answer with the one given in the end of the Unit. 1. Discuss the working of wien bridge oscillators with neat block diagram. 2. Explain the role of feedbacks in Wien Bridge Oscillator. 3. Give the name of the technique used to reduce the loop gain at higher output voltage. Answer the following question below by identifying the correct answers: 4. In Wien-bridge oscillator, the gain of amplifier must be a. 0 b. 1 c. 2 d. 3 In practice, to obtain the sustained oscillations at the desired frequency of oscillations, the product of the voltage gain A and the feedback gain must be one or greater than one. In this case, the amplifier gain A must be 3. Hence, to satisfy the product condition, feedback gain must be 13. How to select the component values to set the desired sustained oscillation frequency 1. Gain components selection For noninverting amplifier, gain is given by, Here, the gain of the noninverting amplifier is decided by resistor mathR3math and mathR4math This gives, mathR4 2 R3, math -------(1) For sustained oscillations, resistor mathR4math must be twice of resistor mathR3math . 2. Frequency components selection We get the maximum output Vo only if resistive value is equal to reactance value. Hence, the frequency of oscillation is decided by resistor R and capacitor C. Actually, the oscillation frequency is given by equation no 2. For maximum output, mathR Xc, math -------(2) To simplify, if you keep values of resistance mathR1math and mathR2math same, and values of capacitors mathC1math and mathC2math same, then the frequently of lead lag circuit is given by equation 3. If mathR1 R2 R, math and mathC1 C2 C, math then Self-Assessment Questions (SAQs)- 9 Note: (i) Answer the questions below as instructed. (ii) Compare your answer with the one given in the end of the Unit. 1. Explain how to select gain and frequency component of Wien bridge oscillator. 2. Compute the component values for 956Hz frequency of oscillation in the Wien bridge oscillator circuit. Answer the following question below by identifying the correct answers: 3. How many resistors to be varied to change the frequency of a Wien bridge oscillator. une. One resistor b. Two resistors c. Three resistors d. One capacitor