우리는 이전에 Phase Shift Oscillator에 대한 완전하고 상세한 튜토리얼을 만들었습니다. 여기서 우리는 위상 편이 오실레이터의 실제 구현을 볼 것입니다. 이 프로젝트에서는 브레드 보드에 위상 편이 발진기 회로를 만들고 오실로스코프를 사용하여 출력을 테스트합니다.
위상 및 위상 편이 란 무엇입니까?
위상은 360도 기준에서 정현파의 전체주기 기간입니다. 전체주기는 파형이 임의의 초기 값을 반환하는 데 필요한 간격으로 정의됩니다. 위상은이 파형 사이클에서 가리키는 위치로 표시됩니다. 사인파를 보면 위상을 쉽게 식별 할 수 있습니다.
위의 이미지에는 완전한 웨이브 사이클이 표시됩니다. 정현파의 초기 시작점은 위상이 0도이며 각 양의 피크와 음의 피크와 0 점을 식별하면 90, 180, 270, 360도 위상이됩니다. 따라서 정현파 신호가 시작되면 0도 기준이 아닌 다른 여정을 0도 기준과 구별되는 위상 이동이라고합니다.
다음 이미지를 보면 위상 이동 사인파 가 어떻게 생겼는지 확인할 수 있습니다.
이 이미지에는 두 개의 AC 사인파 신호가 있습니다. 첫 번째 녹색 사인파는 360도 위상 이지만 빨간색은 녹색 신호의 위상에서 90도 위상이 이동 한 첫 번째 신호의 복제입니다.
이 위상 이동은 간단한 RC 네트워크를 사용하여 수행 할 수 있습니다.
건설 및 회로
위상 편이 오실레이터는 사인파를 생성합니다. 간단한 위상 편이 발진기는 60도 이하의 위상 편이를 제공하는 RC 발진기입니다.
위 이미지는 입력 신호의 위상을 60 도 이하로 이동시키는 단극 위상 편이 RC 네트워크 또는 래더 회로를 보여줍니다.
RC 네트워크를 캐스케이드하면 180도 위상 편이를 얻을 수 있습니다.
이제 발진 및 사인파 출력을 생성하려면 반전 구성의 트랜지스터 또는 연산 증폭기와 같은 활성 구성 요소가 필요하며 이러한 구성 요소의 출력을 3 극 RC 네트워크를 통해 입력으로 피드백해야합니다. 출력에서 360도 위상 편이를 생성하고 사인파를 생성합니다.
이 튜토리얼에서는 트랜지스터를 활성 요소로 사용 하고이를 통해 사인파를 생성합니다.
전제 조건
회로를 구축하려면 다음이 필요합니다.
1. 브레드 보드
2..1uF 세라믹 커패시터 3 개
3. 680R 저항기 3 개
4. 2.2k 저항 1 개
5. 10k 저항 1 개
6. 100R 저항기 1 PC
7. 68k 저항 1 개
8. 100uF 커패시터 1 개
9. BC549 트랜지스터
10. 9V 전원 공급 장치
회로도 및 작업
위의 이미지에는 위상 편이 발진기 의 회로도 가 나와 있습니다. 우리는 트랜지스터의베이스를 통해 다시 제공되는 RC 네트워크의 입력으로 출력을 제공했습니다. RC 네트워크는 트랜지스터에 의해 다시 변경되는 피드백 경로에서 필요한 위상 편이를 제공합니다. RC 오실레이터의 주파수는 다음 방정식을 사용하여 계산할 수 있습니다.
F 는 발진 주파수, R 및 C 는 저항 및 커패시턴스, N 은 사용 된 RC 위상 편이 단계 수를 나타냅니다. 이 공식은 위상 편이 네트워크가 동일한 저항 및 커패시턴스 값을 사용하는 경우에만 적용됩니다. 즉, R1 = R2 및 C1 = C2 = C3을 의미 합니다. 위상 편이 발진기는 결정된 사전 설정 값에 따라 광범위한 주파수를 생성 할 수있는 가변 위상 편이 발진기로 만들 수 있습니다. 이것은 고정 커패시터 C1, C2, C3 을 트리플 갱 가변 커패시터 로 변경하여 쉽게 수행 할 수 있습니다. 이러한 경우 저항 값은 고정되어야합니다.
위의 개략도에서 R4 및 R5는 트랜지스터 BC549에 바이어스 전압을 제공하는 전압 분배기를 형성합니다. R6은 콜렉터 전류를 제한하는 데 사용 R7은 의 열 안정성에 사용 BC549 동작 동안 트랜지스터. C4 는 BC549 의 이미 터 바이 패스 커패시터이므로 필수적 입니다.
BC549는 NPN 에피 택셜 실리콘 트랜지스터 입니다. 위의 이미지에서 TO-92 패키지가 표시됩니다. 첫 번째 핀 (1)은 컬렉터, 2는베이스, 3은 이미 터 핀입니다. 스위칭 및 증폭 목적으로 널리 사용됩니다. BC549는 널리 사용되는 547, 548 등의 동일한 세그먼트입니다. BC549는 저잡음 버전입니다. 우리는 위상 편이 오실레이터의 활성 구성 요소에 이것을 사용하여 신호에 추가적인 위상 편이를 제공합니다.
우리는 브레드 보드에 회로를 구성했습니다.
위상 편이 발진기 회로의 출력
사인파를보기 위해 출력에 오실로스코프 를 연결했습니다. 아래 이미지에서 오실로스코프 프로브 연결을 볼 수 있습니다.
두 개의 오실로스코프 프로브를 연결했습니다. 노란색 하나는 최종 출력에 연결하고 빨간색 하나는 두 번째 RC 네트워크에 연결했습니다. 오실로스코프 의 노란색 채널 은 최종 출력의 결과를 제공하고 빨간색 채널 은 2 단계 RC 필터를 통해 출력을 제공합니다. 두 출력을 비교하면 사인파의 두 위상 간의 차이를 명확하게 이해할 수 있습니다. 우리는 9V 벤치 전원 공급 장치에서 회로에 전원을 공급하고 있습니다.
이것은 오실로스코프의 최종 출력입니다.
오실로스코프에서 캡처 한 최종 출력이 위 이미지에 나와 있습니다. 노란색 정현파 거의 2 캡처 레드 신호 반면 상에 ND 스테이지 RC 네트워크 것은 위상이다. 아래 비디오에서 캡처 된 파형을 계속해서 볼 수 있습니다.
출력은 매우 안정적이며 노이즈 간섭이 적습니다. 완전한 비디오는이 프로젝트의 끝에서 찾을 수 있습니다.
위상 편이 발진기 회로의 한계
위상 편이 발진기에 BJT를 사용하기 때문에 BJT와 관련된 특정 제한 사항이 있습니다. 진동은 낮은 주파수에서 안정적이며, 주파수를 높이면 진동이 포화되고 출력이 왜곡됩니다. 또한 출력 파형 진폭이 완벽하지 않으므로 파형 회로의 진폭을 안정화하기위한 추가 회로가 필요합니다.
불리한 로딩 효과는 RC 네트워크 단계에서도 문제가됩니다. 부하 효과로 인해 두 번째 극의 입력 임피던스는 다음 이전 첫 번째 극 필터의 저항 속성을 변경합니다. 계단식 추가 필터는이 효과를 악화시킵니다. 또한 이러한 이유로 표준 공식 방법을 사용하여 발진 주파수를 계산하기가 어렵습니다.
위상 편이 발진기 회로 사용
위상 편이 발진기의 주요 용도는 출력 전체에 사인파를 생성하는 것입니다. 따라서 순수한 사인파 생성이 필요한 곳이면 어디에서나 위상 편이 오실레이터가 사용됩니다. 또한 특정 신호의 위상 편이를 위해 위상 편이 오실레이터는 편이 프로세스를 크게 제어합니다. 위상 편이 발진기의 다른 용도는 다음과 같습니다.
- 오디오 발진기에서
- 사인파 인버터
- 음성 합성
- GPS 장치
- 악기.
Phase Shift Oscillator에 대해 자세히 알아 보려면 링크를 따르십시오.