Op kullanarak Rc faz kaymalı osilatör

Bir Faz Kaydırma Osilatör bir bir elektronik osilatör devresi sinüs dalga çıkışını üretmektedir. Transistör kullanılarak veya ters çevirici amplifikatör olarak bir Op-amp kullanılarak tasarlanabilir. Genel olarak, bu faz kayması osilatörleri ses osilatörleri olarak kullanılır. RC faz kaydırmalı osilatörde, RC ağı tarafından 180 derece faz kayması üretilir ve Op-amp tarafından 180 derece daha üretilir, böylece ortaya çıkan dalga 360 derece ters çevrilir.

Sinüs dalgası çıktısı oluşturmanın yanı sıra, faz kaydırma işlemi üzerinde önemli kontrol sağlamak için de kullanılırlar. Faz kayması osilatörlerinin diğer kullanımları şunlardır:

Ses osilatörlerinde
Sinüs İnvertörü
Ses Sentezi
GPS birimleri
Müzik Enstrümanları.

RC faz kaydırma osilatörünü tasarlamaya başlamadan önce, Faz ve faz kayması hakkında daha fazla bilgi edinelim.

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 belirleyebiliriz.

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 dışında yolculuğuna başladığında, buna 0 derece referanstan farklılaşan 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 90 derecelik faz olan kırmızı olan yeşil sinyal fazından kaymıştır.

Bu faz kaydırma, basit bir RC ağı kullanılarak yapılabilir.

RC Faz Kaymalı Osilatör

Basit bir RC faz kaydırmalı osilatör, minimum 60 derecelik bir faz kayması sağlar.

Yukarıdaki resimde, giriş sinyalinin fazını 60 dereceye eşit veya daha az kaydıran tek kutuplu faz kaydırmalı RC ağı veya merdiven devresi gösterilmektedir.

İdeal olarak, bir RC devresinin çıkış dalgasının faz kayması 90 derece olmalıdır, ancak pratikte yaklaşık. Kondansatör ideal olmadığı için 60 derece. RC ağının faz açısını hesaplama formülü aşağıda belirtilmiştir:

φ = tan ^-1 (Xc / R)

Burada, Xc kapasitörün reaktansıdır ve R, RC ağına bağlı dirençtir.

Orada RC ağını kademelendirirsek, 180 derecelik faz kayması elde ederiz.

Şimdi salınım ve sinüs dalgası çıkışı oluşturmak için, ters çevirme konfigürasyonunda Transistör veya Op-amp olmak üzere aktif bir bileşene ihtiyacımız var.

RC Faz Kaydırma Osilatörü hakkında daha fazla bilgi edinmek istiyorsanız, bağlantıyı takip edin

Neden Transistör yerine RC Faz Kaydırma Osilatörü için Op-amp kullanılıyor?

RC Faz Kaymalı Osilatör Oluşturmak için Transistör kullanımında bazı sınırlamalar vardır:

Yalnızca düşük frekanslar için kararlıdır.
RC faz kaydırmalı osilatör, dalga formunun genliğini stabilize etmek için ek devre gerektirir.
Frekans doğruluğu mükemmel değildir ve gürültülü parazitlere karşı bağışık değildir.
Olumsuz Yükleme etkisi. Kaskad oluşumu nedeniyle, ikinci kutbun giriş empedansı, birinci kutup filtresinin direnç direnç özelliklerini değiştirir. Filtreler daha fazla kademeli hale gelir, hesaplanan faz kayması osilatör frekansının doğruluğunu etkileyeceğinden durum daha da kötüleşir.

Direnç ve kapasitördeki zayıflama nedeniyle, her aşamadaki kayıp artar ve toplam kayıp, giriş sinyalinin yaklaşık 1 / 29'u kadardır.

Devre 1 / 29'unda zayıfladığından, kaybı telafi etmemiz gerekiyor. Önceki eğitimimizde onlar hakkında daha fazla bilgi edinin.

Op-Amp kullanan RC Faz Kaydırma Osilatörü

RC faz kaydırmalı osilatör için op-amp kullandığımızda, tersine çeviren bir amplifikatör olarak işlev görür. Başlangıçta, giriş dalgası, 180 derecelik faz kayması elde ettiğimiz için RC ağına girdi. Ve bu RC çıkışı op-amp'in ters çevirme terminaline beslenir.

Şimdi, op-amp'in bir ters çevirici amplifikatör olarak işlev gördüğünde 180 derecelik bir faz kayması üreteceğini bildiğimiz gibi. Böylece, çıkış sinüs dalgasında 360 derecelik bir faz kayması elde ederiz. Op-amp kullanan bu RC faz kaydırmalı osilatör, değişen yük koşulları altında bile sabit bir frekans sağlar.

Gerekli Bileşenler

Op-Amp IC - LM741
Direnç - (100k - 3nos, 10k - 2nos, 4.7k)
Kondansatör - (100pF - 3nos)
Osiloskop

Devre şeması

Op-Amp kullanarak RC Faz Kaydırma Osilatörünün Simülasyonu

RC faz kaydırmalı osilatör, doğru bir sinüs dalgası çıkışı sağlar. Sonunda simülasyon videosunda görebileceğiniz gibi osiloskobun probunu devrenin dört aşamasına ayarladık.

Osiloskop Probu	Dalga Tipi
İlk - A	Giriş Dalgası
İkinci - B	90 derece Faz Kaymalı sinüs dalgası
Üçüncü - C	180 derece Faz Kaymalı sinüs dalgası
Dördüncü - D	360 derece Faz Kaymalı Çıkış Dalgası (Sinüs dalgası)

Burada, geri bildirim ağı 180 derecelik bir faz kayması sunuyor. RC ağlarının her birinden 60 derece alıyoruz. Ve kalan 180 derecelik faz kayması, ters çevirme konfigürasyonundaki op-amp tarafından üretilir.

Salınım sıklığını hesaplamak için aşağıdaki formülü kullanın:

F = 1 / 2πRC√2N

Op-amp kullanan RC faz kaydırmalı osilatörün dezavantajı, yüksek frekanslı uygulamalar için kullanılamamasıdır. Çünkü frekans çok yüksek olduğunda, kapasitörün reaktansı çok düşüktür ve kısa devre görevi görür.