- RC Network kullanarak Square to Sine Wave Converter
- Kareden Sinüs Dalgasına Dönüştürücü Devre Şeması
- Kare Dalga Dönüştürücünün Çalışma Prensibi
- Kare Dalga Dönüştürücü Devresi için R ve C değerlerinin seçilmesi
- Kareden Sinüse Dönüştürücü Devremizi Test Etme
Kare dalgadan Sinüs dalgasına dönüştürücü devresi, kare dalga formlarını sinüs dalga formlarına dönüştüren önemli bir analog devredir. Matematiksel işlemler, akustik, ses uygulamaları, invertörler, güç kaynağı, fonksiyon üreteci vb. Gibi birçok farklı elektronik alanında geniş bir uygulama yelpazesine sahiptir.
Bu projede, kare dalgadan sinüs dalgasına dönüştürücü devresinin nasıl çalıştığını ve basit pasif elektronikler kullanılarak nasıl inşa edilebileceğini tartışacağız. Ayrıca aşağıda listelenen diğer dalga formu üreteci devrelerine de göz atabilirsiniz.
- Kare Dalga Üreteci Devresi
- Sinüs Dalga Üreteci Devresi
- Üçgen Dalga Üreteci Devresi
- Testere Dişi Dalga Üreteci Devresi
RC Network kullanarak Square to Sine Wave Converter
Bir kare dalgadan sinüs dalgasına dönüştürücü 6 pasif bileşen, yani kapasitörler ve üç direnç kullanılarak inşa edilebilir. Bu üç kapasitör ve üç direnci kullanarak, bir kare dalgayı giriş olarak ve sinüs dalgasını bir çıkış olarak alan 3 aşamalı bir RC ağı kurulabilir. Basit bir tek aşamalı RC ağ devresi aşağıda gösterilmiştir.
Yukarıdaki devrede, tek bir direnç ve tek bir kapasitörün kullanıldığı tek aşamalı bir RC filtresi gösterilmektedir. Yukarıdaki devre oldukça basit. Kare dalganın durumuna göre kondansatör şarj olur. Girişteki kare dalga yüksek konumda ise kondansatör şarj olur ve kare dalga alçak konumda ise kondansatör deşarj olur.
Kare dalga gibi değişken bir sinyal dalgasının bir frekansı vardır, bu frekansa bağlı olarak devrelerin çıkışı değişir. Devrenin bu davranışı nedeniyle, RC filtresine bir RC entegratör devresi adı verilir. Bir RC entegratör devresi, frekansa bağlı olarak sinyal çıkışını değiştirir ve kare dalgayı üçgen dalgaya veya üçgen dalgayı sinüs dalgasına dönüştürebilir.
Kareden Sinüs Dalgasına Dönüştürücü Devre Şeması
Bu eğitimde, kare dalgayı sinüs dalgasına dönüştürmek için bu RC entegratör devrelerini (RC filtre ağları) kullanıyoruz. Tam dönüştürücü devre şeması aşağıda verilmiştir ve görebileceğiniz gibi, yalnızca birkaç pasif bileşene sahiptir.
Devre, RC filtre devrelerinin üç aşamasından oluşur. Her aşamanın kendi dönüşüm önemi vardır, her aşamanın çalışmasını ve dalga formu simülasyonuna bakarak kare dalgayı sinüs dalgasına dönüştürmeye nasıl katkıda bulunduğunu anlayalım.
Kare Dalga Dönüştürücünün Çalışma Prensibi
Kare dalgadan sinüs dalgasına dönüştürücünün nasıl çalıştığını bilmek için, her RC filtre aşamasında neler olduğunu anlamak gerekir.
İlk aşama:
Gelen ilk RC ağı aşamasında, bu paralel seri ve kondansatör bir direnç vardır. Çıkış, kapasitör boyunca mevcuttur. Kondansatör seri olarak direnç üzerinden şarj olur. Ancak, kapasitör frekansa bağlı bir bileşen olduğu için şarj olması zaman alır. Bununla birlikte, bu şarj oranı, filtrenin RC zaman sabiti ile belirlenebilir. Kondansatörün şarj edilmesi ve deşarj edilmesiyle ve çıkış kondansatörden geldiğinden, dalga formu kapasitör şarj voltajına büyük ölçüde bağımlıdır. Şarj süresi boyunca Kapasitör gerilimi formülüne sahip aşağıdaki belirlenebilir
V C = V (1 - e - (t / RC))
Ve deşarj voltajı aşağıdakilere göre belirlenebilir:
V C = V (e - (t / RC))
Bu nedenle, yukarıdaki iki formülden RC zaman sabiti, kapasitörün ne kadar şarj depoladığını ve bir RC zaman sabiti sırasında kapasitör için ne kadar boşaltma yapılacağını belirlemek için önemli bir faktördür. Aşağıdaki görüntüdeki gibi kondansatörün değerini 0.1uF ve direnci 100 k-ohm olarak seçersek 10 mili saniyelik bir zaman sabiti olacaktır .
Şimdi, bu RC filtresi boyunca 10 ms'lik bir sabit kare dalga sağlanırsa, çıkış dalga biçimi, kapasitörün 10 ms'lik RC zaman sabitinde şarj edilmesi ve deşarj olması nedeniyle böyle olacaktır.
Dalga, parabolik şekilli üstel dalga biçimidir.
İkinci sahne:
Şimdi, ilk RC ağ aşamasının çıktısı, ikinci RC ağ aşamasının girdisidir. Bu RC ağı, parabolik şekilli üstel dalga formunu alır ve onu üçgen bir dalga formu yapar. Aynı RC sabit şarj ve deşarj senaryosunu kullanarak, ikinci aşama RC filtreleri, kapasitör şarj edildiğinde düz bir yükselen eğim ve kapasitör boşaldığında düz bir alçalan eğim sağlar.
Bu aşamanın çıkışı, uygun bir üçgen dalga olan rampa çıkışıdır.
Üçüncü sahne:
Bu üçüncü RC ağı aşamasında, ikinci RC ağının çıkışı, üçüncü RC ağ aşamasının girdisidir. Üçgen rampa dalgasını girdi olarak alır ve ardından üçgen dalgaların şekillerini değiştirir. Üçgen dalganın üst ve alt kısmının kıvrımlı hale gelmesini sağlayan bir sinüs dalgası sağlar. Çıktı, sinüs dalgası çıktısına oldukça yakın.
Kare Dalga Dönüştürücü Devresi için R ve C değerlerinin seçilmesi
Kondansatör ve direnç değeri bu devrenin en önemli parametresidir. Çünkü uygun kapasitör ve direnç değeri olmadan RC zaman sabiti belirli bir frekans için eşleşmeyecek ve kapasitör şarj veya deşarj için yeterli zaman alamayacaktır. Bu, bozuk bir çıkışa veya hatta yüksek frekansta sonuçlanır, direnç tek bir direnç olarak çalışacak ve girişte verildiği gibi aynı dalga formunu üretebilir. Bu nedenle kondansatör ve direnç değerleri doğru seçilmelidir.
Giriş frekansı değiştirilebiliyorsa, rastgele bir kapasitör ve direnç değeri seçilebilir ve kombinasyona göre frekansı değiştirebilir. Tüm filtre kademeleri için aynı kondansatör ve direnç değerini kullanmak iyidir.
Hızlı referans için, düşük frekanslarda, daha yüksek değerli bir kapasitör kullanın ve yüksek frekanslar için daha düşük değerli bir kapasitör seçin. Bununla birlikte, tüm bileşenler, R1, R2 ve R3 aynı değere sahipse ve tüm C1, C2, C3 kapasitörleri aynı değere sahipse, kapasitör ve direnç aşağıdaki formül kullanılarak seçilebilir -
f = 1 / (2π x R x C)
F'nin frekans olduğu yerde, R, Ohm cinsinden direnç değeridir, C, Farad'daki kapasitanstır.
Aşağıdaki şematik, daha önce açıklanan üç aşamalı bir RC entegratör devresidir. Bununla birlikte, devre 4.7nF kapasitörler ve 1 kilo-ohm dirençler kullanır. Bu, 33 kHz aralığında kabul edilebilir bir Frekans aralığı oluşturur.
Kareden Sinüse Dönüştürücü Devremizi Test Etme
Şematik bir devre tahtasında yapılır ve çıkış dalgasını kontrol etmek için bir osiloskop ile birlikte bir fonksiyon üreteci kullanılır. Kare dalgayı oluşturmak için bir Fonksiyon jeneratörünüz yoksa, kendi kare dalga jeneratörünüzü veya hatta dalga formu ile ilgili tüm projeler için kullanabileceğiniz bir Arduino Dalga Formu Jeneratörü oluşturabilirsiniz. Devre çok basittir ve bu nedenle aşağıda görebileceğiniz gibi devre tahtasında kolayca kurulur.
Bu gösteri için bir fonksiyon üreteci kullanıyoruz ve aşağıdaki resimde görebileceğiniz gibi, fonksiyon üreteci istenen 33 kHz kare dalga çıkışına ayarlanmıştır.
Çıktı bir osiloskopta gözlemlenebilir, kapsamdan çıktının anlık görüntüsü aşağıda verilmiştir. Giriş kare dalgası sarı renkte gösterilir ve çıktı sinüs dalgası kırmızı renkte gösterilir.
Devre, 20 kHz ila 40 kHz arasında değişen bir giriş frekansı için beklendiği gibi çalıştı, devrenin nasıl çalıştığı hakkında daha fazla ayrıntı için aşağıdaki videoyu inceleyebilirsiniz. Umarım öğreticiden keyif almışsınızdır ve yararlı bir şeyler öğrenmişsinizdir. Herhangi bir sorunuz varsa, aşağıdaki yorum bölümüne bırakın. Veya diğer teknik soruları göndermek için forumlarımızı da kullanabilirsiniz.