- RC 네트워크를 사용하는 정사각형-사인파 변환기
- 정사각형-사인파 변환기 회로도
- 구형파 변환기의 작동 원리
- 구형파 변환기 회로에 대한 R 및 C 값 선택
- Square to Sine Wave 변환기 회로 테스트
정현파 변환 회로에 구형파 중요한 아날로그 회로 인 변환이 사인 파형에 방형 파. 수학적 연산, 음향, 오디오 애플리케이션, 인버터, 전원, 함수 발생기 등과 같은 다양한 전자 분야에서 광범위한 응용 분야가 있습니다.
이 프로젝트에서는 구형파에서 사인파로의 변환기 회로가 작동하는 방식과 간단한 수동 전자 장치를 사용하여 구축하는 방법에 대해 설명합니다. 아래 나열된 다른 파형 발생기 회로를 확인할 수도 있습니다.
- 구형파 발생기 회로
- 사인파 발생기 회로
- 삼각파 발생기 회로
- 톱니파 생성기 회로
RC 네트워크를 사용하는 정사각형-사인파 변환기
구형파-사인파 변환기는 6 개의 수동 부품, 즉 커패시터와 3 개의 저항을 사용하여 구축 할 수 있습니다. 이 세 개의 커패시터와 세 개의 저항을 사용하여 구형파를 입력으로, 사인파를 출력으로 사용하는 3 단 RC 네트워크 를 구축 할 수 있습니다. 간단한 단일 단계 RC 네트워크 회로 가 아래에 나와 있습니다.
위의 회로에서 단일 저항과 단일 커패시터가 사용되는 단일 단계 RC 필터 가 표시됩니다. 위의 회로는 매우 간단합니다. 커패시터는 구형파의 상태에 따라 충전됩니다. 입력의 구형파가 높은 위치에 있으면 커패시터가 충전되고 구형파가 낮은 위치에 있으면 커패시터가 방전됩니다.
구형파와 같은 다양한 신호 파에는 주파수가 있으며,이 주파수에 따라 회로의 출력이 변경됩니다. 회로의 이러한 동작으로 인해 RC 필터를 RC 통합 회로 라고합니다. RC 통합 회로는 주파수에 따라 신호 출력을 변경하고 구형파를 삼각파로 변경 하거나 삼각파를 사인파로 변경할 수 있습니다.
정사각형-사인파 변환기 회로도
이 자습서에서는 이러한 RC 적분기 회로 (RC 필터 네트워크)를 사용하여 구형파를 사인파로 변환합니다. 전체 컨버터 회로도는 아래에 나와 있으며 보시다시피 수동 부품이 거의 없습니다.
회로는 3 단계의 RC 필터 회로로 구성됩니다. 각 단계에는 자체 변환 의미가 있으므로 각 단계의 작동과 파형 시뮬레이션을 통해 구형파를 사인파로 변환하는 데 어떻게 기여하는지 이해합시다.
구형파 변환기의 작동 원리
사각 파 대 사인파 변환기가 어떻게 작동하는지 알기 위해서는 각 RC 필터 단계에서 일어나는 일을 이해해야합니다.
첫 단계:
에서 제 RC 네트워크 단, 이것은 병렬 직렬 커패시터의 저항을 갖는다. 출력은 커패시터에서 사용할 수 있습니다. 커패시터는 직렬로 저항을 통해 충전됩니다. 그러나 커패시터는 주파수에 의존하는 부품이므로 충전하는 데 시간이 걸립니다. 그러나이 충전 속도는 필터 의 RC 시간 상수 에 의해 결정될 수 있습니다. 커패시터의 충전 및 방전에 의해 출력이 커패시터에서 나오기 때문에 파형은 커패시터 충전 전압에 크게 의존합니다. 충전 시간 동안 캐패시터 전압은 식 - 아래로 결정될 수있다
V C = V (1 – e- (t / RC))
그리고, 방전 전압은 부산물 결정될 수있다
V C = V (e- (t / RC))
따라서 위의 두 공식에서 RC 시간 상수는 커패시터에 저장되는 전하량과 RC 시간 상수 동안 커패시터에 대해 얼마나 많은 방전이 수행되는지를 결정하는 중요한 요소입니다. 아래 이미지와 같이 커패시터 값을 0.1uF로 선택하고 저항을 100k-ohms로 선택하면 10 밀리 초의 시간 상수를 갖게됩니다 .
이제이 RC 필터에 10ms의 일정한 구형파가 제공되면 10ms의 RC 시정 수에서 커패시터의 충전 및 방전으로 인해 출력 파형이 이와 같을 것입니다.
파동은 포물선 모양의 지수 파형입니다.
두 번째 단계:
이제 제 RC 네트워크 단의 출력은 입력의 두 번째 RC 네트워크가 스테이지. 이 RC 네트워크는 포물선 모양의 지수 파형을 가져와 삼각 파형으로 만듭니다. 동일한 RC 상수 충전 및 방전 시나리오를 사용하여 두 번째 단계 RC 필터는 커패시터가 충전 될 때 직선 상승 기울기를 제공하고 커패시터가 방전되면 직선 하강 기울기를 제공합니다.
이 단계의 출력은 적절한 삼각파 인 램프 출력입니다.
세 번째 단계:
이 세 번째 RC 네트워크 단계 에서 두 번째 RC 네트워크의 출력은 세 번째 RC 네트워크 단계의 입력입니다. 삼각 램프 파를 입력으로 받아 삼각파의 모양을 변경합니다. 삼각파의 상부와 하부가 매끄럽게되어 곡선을 이루는 사인파를 제공합니다. 출력은 사인파 출력에 매우 가깝습니다.
구형파 변환기 회로에 대한 R 및 C 값 선택
커패시터와 저항 값은이 회로에서 가장 중요한 매개 변수입니다. 적절한 커패시터와 저항 값이 없으면 RC 시간 상수가 특정 주파수에 맞지 않고 커패시터가 충전 또는 방전 할 충분한 시간을 얻지 못하기 때문입니다. 이로 인해 출력이 왜곡되거나 고주파에서도 저항이 유일한 저항으로 작동하며 입력에 제공된 것과 동일한 파형을 생성 할 수 있습니다. 따라서 커패시터 및 저항 값을 적절하게 선택해야합니다.
입력 주파수를 변경할 수 있다면 임의의 커패시터와 저항 값을 선택하고 그 조합에 따라 주파수를 변경할 수 있습니다. 모든 필터 단계에 대해 동일한 커패시터 및 저항 값을 사용하는 것이 좋습니다.
빠른 참조를 위해 낮은 주파수에서는 더 높은 값의 커패시터를 사용하고 높은 주파수의 경우 더 낮은 값의 커패시터를 선택하십시오. 그러나 모든 구성 요소 R1, R2 및 R3이 동일한 값이고 모든 커패시터 C1, C2, C3이 동일한 값이면 커패시터와 저항은 아래 공식을 사용하여 선택할 수 있습니다.
f = 1 / (2π x R x C)
여기서 F는 주파수, R은 저항 값 (옴), C는 정전 용량 (패러 드)입니다.
아래 회로도는 앞에서 설명한 3 단계 RC 적분기 회로입니다. 그러나이 회로는 4.7nF 커패시터와 1 킬로 옴 저항을 사용합니다. 이렇게하면 33kHz 범위에서 허용 가능한 주파수 범위가 생성됩니다.
Square to Sine Wave 변환기 회로 테스트
회로도는 브레드 보드로 만들어지며 오실로스코프와 함께 함수 발생기를 사용하여 출력 파형을 확인합니다. 구형파를 생성 할 함수 생성기가없는 경우 자체 구형파 생성기 또는 모든 파형 관련 프로젝트에 사용할 수있는 Arduino 파형 생성기를 만들 수 있습니다. 회로는 매우 간단하므로 아래에서 볼 수 있듯이 브레드 보드에 쉽게 구축 할 수 있습니다.
이 데모에서는 함수 발생기를 사용하고 있으며 아래 이미지에서 볼 수 있듯이 함수 발생기는 원하는 33kHz 구형파 출력으로 설정됩니다.
출력은 오실로스코프에서 관찰 할 수 있으며 스코프의 출력 스냅 샷은 아래에 나와 있습니다. 입력 구형파는 노란색으로 표시되고 출력 사인파는 빨간색으로 표시됩니다.
회로는 20kHz ~ 40kHz 범위의 입력 주파수에서 예상대로 작동했습니다. 회로 작동 방식에 대한 자세한 내용은 아래 비디오를 참조하십시오. 튜토리얼을 즐겁게 읽고 유용한 것을 배웠기를 바랍니다. 질문이 있으시면 아래 댓글 섹션에 남겨주세요. 또는 포럼을 사용하여 다른 기술 질문을 게시 할 수도 있습니다.