- Faz ve Faz Kayması nedir?
- İnşaat ve Devre
- Ön koşullar
- Şematik ve Çalışma
- Faz Kaymalı Osilatör Devresinin Çıkışı
- Faz Kayması Osilatör Devresinin Sınırlamaları
- Faz Kaymalı Osilatör Devresinin Kullanımı
Daha önce Faz Kaydırma Osilatörü hakkında eksiksiz ve ayrıntılı bir eğitim oluşturduk. Burada faz kayması osilatörünün pratik uygulamasını göreceğiz. Bu projede, breadboard üzerinde faz kaydırmalı osilatör devresi oluşturuyoruz ve çıkışını osiloskop kullanarak test ediyoruz.
Faz ve Faz Kayması nedir?
Faz, 360 derecelik bir referansta sinüzoidal bir dalganın tam döngü periyodudur. Tam bir döngü, dalga formunun rastgele başlangıç değerini döndürmesi için gereken aralık olarak tanımlanır. Faz, bu dalga formu döngüsünde sivri bir konum olarak belirtilir. Sinüzoidal dalgayı görürsek, fazı kolayca belirleyeceğiz.
Yukarıdaki resimde tam bir dalga döngüsü gösterilmektedir. Sinüzoidal dalganın başlangıç noktası fazda 0 derecedir ve her bir pozitif ve negatif tepe ve 0 noktayı belirlersek 90, 180, 270, 360 derecelik faz elde ederiz. Dolayısıyla, bir sinüzoidal sinyal 0 derecelik referans dışındaki yolculuğuna başladığında, buna 0 derece referanstan farklılaşarak faz kayması diyoruz.
Bir sonraki görüntüyü görürsek, faz kaymalı sinüzoidal dalganın nasıl benzer göründüğünü belirleyeceğiz…
Bu görüntüde sunulan iki AC sinüzoidal sinyal dalgası vardır, ilk Yeşil Sinüzoidal dalga 360 derece fazdadır, ancak kırmızı olan ilk sinyalin kopyası olan 90 derecelik faz, yeşil sinyalin fazından dışarı kaydırılmıştır.
Bu faz kaydırma, basit bir RC ağı kullanılarak yapılabilir.
İnşaat ve Devre
Faz kaydırmalı bir osilatör bir sinüs dalgası üretir. Basit bir faz kaydırmalı osilatör, 60 derecelik veya buna eşit faz kayması sağlayan RC osilatörüdür.
Yukarıdaki resimde, giriş sinyalinin fazını 60 dereceye eşit veya daha az kaydıran tek kutuplu faz kaydırmalı RC ağı veya merdiven devresi gösterilmektedir.
Orada RC ağını kademelendirirsek, 180 derecelik faz kayması elde ederiz.
Şimdi salınım ve sinüs dalgası çıkışı oluşturmak için aktif bir bileşene ihtiyacımız var, ters çevirme konfigürasyonunda Transistör veya Op-amp ve bu bileşenlerin çıkışını üç kutuplu RC ağı üzerinden girişe geri beslememiz gerekiyor. Çıkışta 360 derecelik bir faz kayması oluşturacak ve bir sinüs dalgası üretecektir.
Bu eğitimde, Transistörü aktif bir eleman olarak kullanacağız ve içinden Sinüs dalgası üreteceğiz.
Ön koşullar
Devreyi inşa etmek için aşağıdaki şeylere ihtiyacımız var:
1. Breadboard
2. 3 adet.1uF seramik kondansatör
3. 3 adet 680R direnç
4. 2.2k direnç 1 adet
5. 10k direnç 1 adet
6. 100R direnç 1 adet
7. 68k direnç 1 adet
8. 100 uF kapasitör 1 adet
9. BC549 Transistör
10. 9V güç kaynağı
Şematik ve Çalışma
Yukarıdaki görüntüde Faz Kayması Osilatörünün şeması gösterilmiştir. Çıkışı, yine transistörün tabanı boyunca sağlanan RC ağlarının girişi olarak sağladık. RC ağları, geri besleme yolunda yine transistör tarafından değiştirilen gerekli faz kaymasını sağlıyor. RC Osilatörünün frekansı bu denklem kullanılarak hesaplanabilir.
F, salınım Frekansıdır, R ve C direnç ve kapasitanstır ve N, kullanılan RC faz kaydırma aşamalarının sayısıdır. Bu formül yalnızca, faz kaydırma ağı aynı Direnç ve kapasite değerini kullanıyorsa geçerlidir, bu R1 = R2 ve C1 = C2 = C3 anlamına gelir. Faz kaydırma osilatörü, belirlenen önceden ayarlanmış değere bağlı olarak geniş bir frekans aralığı üretebilen değişken faz kaydırmalı osilatör olarak yapılabilir. Bu, yalnızca sabit kapasitörler C1, C2 ve C3'ü üçlü bir değişken kapasitör ile değiştirerek kolayca yapılabilir. Bu gibi durumlarda direnç değeri sabitlenmelidir.
Yukarıdaki şemada, R4 ve R5, BC549 transistörüne bir ön gerilim voltajı sağlayan bir voltaj bölücü oluşturur. R6, kollektör akımını sınırlamak için kullanılır ve R7, termal stabilitesi için kullanılmaktadır BC549 işlemi sırasında Transistor. C4, BC549'un yayıcı baypas kapasitörü olduğu için önemlidir.
BC549, bir NPN Epitaksiyel Silikon Transistördür. Yukarıdaki görselde TO-92 paketi gösterilmektedir. İlk pim (1) toplayıcı, 2'si Taban ve 3 pim ise Verici pimdir. Anahtarlama ve amplifikasyon amacıyla yaygın olarak kullanılmaktadır. BC549, yaygın olarak kullanılan 547, 548 vb. İle aynı segmenttendir. BC549 düşük gürültülü versiyondur. Bunu, faz kayması osilatörümüzün sinyali güçlendirecek ve ek bir faz kayması sağlayacak aktif bileşeni için kullanıyoruz.
Devreyi bir breadboard üzerine kurduk.
Faz Kaymalı Osilatör Devresinin Çıkışı
Sinüs dalgasını görmek için çıkışa bir Osiloskop bağladık. Aşağıdaki görselde Osiloskop prob bağlantılarımızı göreceğiz.
İki Osiloskop probunu bağladık, Sarı olanı son çıkışa ve Kırmızı olanı ikinci RC ağına. Sarı kanal Osiloskop son çıkış sonucunu sağlayacak ve kırmızı kanal ikinci aşama RC filtresi boyunca çıkışı sağlayacaktır. İki çıkışı karşılaştırarak sinüs dalgasının iki fazı arasındaki farkı açıkça anlayacağız. Devreye 9V tezgah güç kaynağı ünitesinden güç veriyoruz.
Bu, Osiloskopun son çıktısıdır.
Osiloskoptan yakaladığımız son çıktı yukarıdaki resimde gösteriliyor. Sarı Sinüs dalgası neredeyse bir fazdadır, oysa 2. aşama RC Ağından yakalanan Kırmızı sinyal faz dışıdır. Yakalanan dalga biçimini aşağıdaki videoda sürekli olarak görebiliriz:
Çıktı oldukça kararlı ve gürültü paraziti daha düşük. Tam Video bu projenin sonunda bulunabilir.
Faz Kayması Osilatör Devresinin Sınırlamaları
Faz kaydırmalı osilatör için BJT kullandığımız için , BJT ile ilişkili bazı sınırlamalar vardır. Salınım düşük frekanslarda sabittir, frekansı arttırırsak salınım doyurulur ve çıktı bozulur. Ayrıca, çıkış dalga genliği o kadar mükemmel değildir, dalga formu devresinin genliğini stabilize etmek için ek devreye ihtiyaç duyacaktır.
Ters yükleme etkisi de RC ağ aşamasında bir sorundur. Yükleme etkisinden dolayı, ikinci kutbun giriş empedansı, bir sonraki önceki birinci kutup filtresinin direnç özelliklerini değiştirir. Basamaklı ek filtreler bu etkiyi kötüleştirir. Ayrıca bu nedenle salınım frekansını standart formül yöntemi ile hesaplamak zordur.
Faz Kaymalı Osilatör Devresinin Kullanımı
Bir faz kaydırmalı osilatörün ana kullanımı, çıkışı boyunca sinüs dalgası oluşturmaktır. Bu nedenle, saf sinüs dalgası oluşumunun gerekli olduğu her yerde, faz kaydırmalı osilatör kullanılır. Ayrıca, belirli bir sinyalin faz kayması amacıyla, faz kayması osilatörü, kaydırma işlemi üzerinde önemli bir kontrol sağlar. Faz kayması osilatörlerinin diğer kullanımları şunlardır:
- Ses osilatörlerinde
- Sinüs İnvertörü
- Ses Sentezi
- GPS birimleri
- Müzik Enstrümanları.
Faz Kaydırma Osilatörü hakkında daha fazla bilgi edinmek istiyorsanız, bağlantıyı takip edin.