Rc مذبذب تحول الطور باستخدام المرجع

و مرحلة التحول المذبذب هو دائرة مذبذب الإلكترونية التي تنتج الناتج موجة جيبية. يمكن تصميمه إما باستخدام الترانزستور أو باستخدام Op-amp كمضخم عكسي. بشكل عام ، تُستخدم مذبذبات إزاحة الطور كمذبذبات صوتية. في مذبذب إزاحة الطور RC ، يتم إنشاء تحول طور 180 درجة بواسطة شبكة RC ويتم إنشاء 180 درجة أخرى بواسطة Op-amp ، لذلك يتم قلب الموجة الناتجة بمقدار 360 درجة.

بصرف النظر عن توليد خرج الموجة الجيبية ، يتم استخدامها أيضًا لتوفير تحكم كبير في عملية تحويل الطور. الاستخدامات الأخرى لمذبذبات تحول الطور هي:

في المذبذبات الصوتية
موجة جيبية العاكس
التوليف الصوتي
وحدات GPS
الات موسيقية.

قبل أن نبدأ في تصميم مذبذب إزاحة الطور RC ، لنتعرف على المزيد حول هذه المرحلة وتحول الطور.

ما هي المرحلة وتحول المرحلة؟

المرحلة هي فترة دورة كاملة لموجة جيبية في مرجع 360 درجة. تُعرَّف الدورة الكاملة بأنها الفاصل الزمني المطلوب لشكل الموجة لإرجاع قيمته الأولية التعسفية. يُشار إلى الطور على أنه موضع مدبب في دورة شكل الموجة هذه. إذا رأينا الموجة الجيبية يمكننا بسهولة تحديد المرحلة.

في الصورة أعلاه ، تظهر دورة موجة كاملة. نقطة البداية الأولية للموجة الجيبية هي 0 درجة في الطور وإذا حددنا كل قمة موجبة وسالبة و 0 نقطة ، فسنحصل على طور 90 ، 180 ، 270 ، 360 درجة. لذلك ، عندما تبدأ الإشارة الجيبية ، فإنها رحلة بخلاف المرجع ذي الدرجة 0 ، فإننا نسميها تحول الطور الذي يميز عن المرجع ذي الدرجة 0.

إذا رأينا الصورة التالية ، فسنحدد كيف تبدو موجة جيبية متغيرة الطور على حد سواء…

في هذه الصورة ، هناك موجتان من الإشارات الجيبية AC مقدمة ، الموجة الجيبية الخضراء الأولى هي 360 درجة في الطور ولكن الموجة الحمراء التي هي في طور 90 درجة تحولت من مرحلة الإشارة الخضراء.

يمكن إجراء تحول الطور هذا باستخدام شبكة RC بسيطة.

مذبذب تحول الطور RC

يوفر مذبذب إزاحة الطور RC البسيط إزاحة طورية بحد أدنى 60 درجة.

تُظهر الصورة أعلاه شبكة أحادية الطور RC أو دائرة سلم تحول مرحلة إشارة الإدخال التي تساوي أو تقل عن 60 درجة.

من الناحية المثالية ، يجب أن يكون تحول الطور لموجة الإخراج لدائرة RC 90 درجة ، ولكن من الناحية العملية يكون تقريبًا. 60 درجة ، لأن المكثف ليس مثاليًا. صيغة حساب زاوية الطور لشبكة RC مذكورة أدناه:

φ = تان ^-1 (Xc / R)

حيث ، Xc هو مفاعلة المكثف و R هو المقاوم المتصل في شبكة RC.

إذا قمنا بتسلسل شبكة RC هناك ، فسنحصل على تحول طور 180 درجة.

الآن لإنشاء تذبذب وإخراج موجة جيبية ، نحتاج إلى مكون نشط ، إما ترانزستور أو Op-amp في التكوين العكسي.

إذا كنت تريد معرفة المزيد حول RC Phase Shift Oscillator ، فاتبع الرابط

لماذا استخدام Op-amp لمذبذب تحول الطور RC بدلاً من الترانزستور؟

هناك بعض القيود في استخدام الترانزستور لبناء مذبذب تحول طور RC:

إنه مستقر للترددات المنخفضة فقط.
يتطلب مذبذب تحول الطور RC دارة إضافية لتثبيت اتساع شكل الموجة.
دقة التردد ليست مثالية وليست محصنة ضد التداخل الصاخب.
تأثير التحميل العكسي. بسبب تكوين الشلال ، فإن معاوقة مدخلات القطب الثاني تغير خصائص مقاومة المقاومات لمرشح القطب الأول. المزيد من المرشحات المتتالية تزداد سوءًا لأنها ستؤثر على دقة تردد مذبذب إزاحة الطور المحسوب.

بسبب التوهين عبر المقاوم والمكثف ، تزداد الخسارة عبر كل مرحلة وتكون الخسارة الإجمالية حوالي 1/29 من إشارة الإدخال.

نظرًا لأن الدائرة تضعف عند 1/29 ، نحتاج إلى استرداد الخسارة. تعرف على المزيد عنها في برنامجنا التعليمي السابق.

مذبذب تحول الطور RC باستخدام Op-Amp

عندما نستخدم op-amp لمذبذب تحول الطور RC ، فإنه يعمل كمضخم عكسي. في البداية ، كانت موجة الإدخال في شبكة RC ، ونتيجة لذلك حصلنا على 180 درجة من تحول الطور. ويتم تغذية هذا الإخراج من RC في المحطة العكسية لجهاز op-amp.

الآن ، كما نعلم أن جهاز op-amp سينتج 180 درجة من إزاحة الطور عندما يعمل كمضخم عكسي. لذلك ، نحصل على انزياح الطور بمقدار 360 درجة في الموجة الجيبية الناتجة. يوفر مذبذب تحول الطور RC هذا الذي يستخدم op-amp ترددًا ثابتًا حتى في ظل ظروف الحمل المتغيرة.

المكونات مطلوبة

Op-Amp IC - LM741
المقاوم - (100 كيلو - 3 عدد ، 10 كيلو - 2 عدد ، 4.7 كيلو)
مكثف - (100pF - 3nos)
راسم الذبذبات

مخطط الرسم البياني

محاكاة مذبذب تحول الطور RC باستخدام Op-Amp

يوفر مذبذب إزاحة الطور RC إخراجًا دقيقًا لموجة جيبية. كما ترون في فيديو المحاكاة في النهاية ، قمنا بضبط مسبار الذبذبات على أربع مراحل من الدائرة.

مسبار راسم الذبذبات	نوع الموجة
اولا	موجة الإدخال
الثاني - ب	موجة جيبية مع تحول طور 90 درجة
الثالث - ج	موجة جيبية مع تحول طور 180 درجة
الرابع - د	موجة الإخراج (موجة جيبية) مع تحول طور 360 درجة

هنا ، تقدم شبكة الملاحظات تحولًا طوريًا بمقدار 180 درجة. نحصل على 60 درجة من كل شبكة RC. ويتم إنشاء تحول الطور المتبقي 180 درجة بواسطة المرجع أمبير في التكوين العكسي.

لحساب وتيرة التذبذب ، استخدم الصيغة التالية:

F = 1 / 2πRC√2N

عيب مذبذب تحول الطور RC باستخدام op-amp هو أنه لا يمكن استخدامه للتطبيقات عالية التردد. لأنه كلما كان التردد مرتفعًا جدًا ، تكون مفاعلة المكثف منخفضة جدًا وتعمل كدائرة كهربائية قصيرة.