موجة مربعة بسيطة لمحول موجة جيبية

دائرة تحويل الموجة المربعة إلى موجة جيبية هي دائرة تمثيلية مهمة تحول أشكال الموجة المربعة إلى أشكال موجية جيبية. لديها مجموعة واسعة من التطبيقات في العديد من المجالات المختلفة للإلكترونيات ، مثل العمليات الحسابية ، والصوتيات ، والتطبيقات الصوتية ، والمحولات ، ومصدر الطاقة ، ومولد الوظيفة ، إلخ.

في هذا المشروع ، سنناقش كيف تعمل دائرة تحويل الموجة المربعة إلى الموجة الجيبية وكيف يمكن بناؤها باستخدام إلكترونيات سلبية بسيطة. يمكنك أيضًا التحقق من دوائر مولد الموجي الأخرى المدرجة أدناه.

• دائرة مولد الموجة المربعة
• دائرة مولد الموجة الجيبية
• دائرة مولد الموجة المثلثية
• دائرة مولد موجة سن المنشار

مربع لتحويل موجة جيبية باستخدام شبكة RC

يمكن بناء محول الموجة المربعة إلى الموجة الجيبية باستخدام 6 مكونات سلبية ، وهي المكثفات وثلاثة مقاومات. باستخدام هذه المكثفات الثلاثة والمقاومات الثلاثة ، يمكن بناء شبكة RC ثلاثية المراحل تأخذ موجة مربعة كمدخل وموجة جيبية كمخرج. يتم عرض دائرة بسيطة لشبكة RC أحادية المرحلة أدناه.

في الدائرة أعلاه ، يتم عرض مرشح RC أحادي المرحلة حيث يتم استخدام مقاوم واحد ومكثف واحد. الدائرة أعلاه بسيطة للغاية. يتم شحن المكثف اعتمادًا على حالة الموجة المربعة. إذا كانت الموجة المربعة في الإدخال في موضع مرتفع ، فسيتم شحن المكثف ، وإذا كانت الموجة المربعة في وضع منخفض ، فسيتم تفريغ المكثف.

موجة إشارة متغيرة مثل الموجة المربعة لها تردد ، اعتمادًا على هذا التردد ، يتم تغيير خرج الدوائر. نظرًا لسلوك الدائرة هذا ، يُطلق على مرشح RC دائرة تكامل RC. تقوم دائرة تكامل RC بتغيير خرج الإشارة اعتمادًا على التردد ويمكن أن تغير الموجة المربعة إلى موجة مثلثة أو موجة مثلثة إلى موجة جيبية.

مخطط الدائرة لمحول الموجة الجيبية

في هذا البرنامج التعليمي ، نستخدم دوائر تكامل RC (شبكات مرشح RC) لتحويل الموجة المربعة إلى موجة جيبية. يوجد أدناه مخطط دائرة المحول الكامل ، وكما ترى ، يحتوي على عدد قليل جدًا من المكونات السلبية.

تتكون الدائرة من ثلاث مراحل لدارات ترشيح RC. كل مرحلة لها أهمية التحويل الخاصة بها ، دعونا نفهم عمل كل مرحلة وكيف تساهم في تحويل الموجة المربعة إلى موجة جيبية من خلال النظر في محاكاة شكل الموجة

مبدأ العمل لمحول الموجة المربعة

لمعرفة كيفية عمل الموجة المربعة لمحول الموجة الجيبية ، يحتاج المرء إلى فهم ما يحدث في كل مرحلة من مراحل مرشح RC.

المرحلة الأولى:

في المرحلة الأولى لشبكة RC ، تحتوي على مقاوم في سلسلة ومكثف على التوازي. الإخراج متاح عبر المكثف. يتم شحن المكثف عبر المقاوم المتسلسل. ولكن بما أن المكثف مكون يعتمد على التردد ، فإن شحنه يستغرق وقتًا. ومع ذلك ، يمكن تحديد معدل الشحن هذا بواسطة ثابت وقت RC للمرشح. عن طريق شحن وتفريغ المكثف ، وبما أن الإخراج يأتي من المكثف ، فإن شكل الموجة يعتمد بشكل كبير على جهد شحن المكثف. و المكثفات الجهد خلال وقت تهمة يمكن تحديده من خلال أدناه formula-

V _C = V (1 - e ^{- (t / RC)})

و تفريغ الجهد يمكن تحديد البوليميرنية

V _C = V (e ^{- (t / RC)})

لذلك ، من الصيغتين أعلاه ، يعتبر ثابت وقت RC عاملاً مهمًا لتحديد مقدار الشحن الذي يخزنه المكثف وكذلك مقدار التفريغ الذي يتم إجراؤه للمكثف خلال ثابت وقت RC. إذا حددنا قيمة المكثف على أنها 0.1 فائق التوهج والمقاوم 100 كيلو أوم مثل الصورة أدناه ، فسيكون له ثابت زمني قدره 10 ميلي ثانية.

الآن ، إذا تم توفير 10 مللي ثانية من موجة مربعة ثابتة عبر مرشح RC هذا ، فسيكون شكل الموجة الناتج هكذا بسبب شحن وتفريغ المكثف في ثابت وقت RC البالغ 10 مللي ثانية.

الموجة هي شكل موجة أسية على شكل قطع مكافئ.

المرحلة الثانية:

الآن خرج المرحلة الأولى لشبكة RC هو مدخلات المرحلة الثانية لشبكة RC. تأخذ شبكة RC هذه الشكل الموجي الأسي على شكل مكافئ وتجعله شكل موجة مثلث. باستخدام نفس سيناريو الشحن والتفريغ المستمر RC ، توفر مرشحات RC للمرحلة الثانية منحدرًا تصاعديًا مستقيمًا عندما يتم شحن المكثف ومنحدرًا هبوطيًا مستقيمًا عندما يتم تفريغ المكثف.

ناتج هذه المرحلة هو خرج المنحدر ، موجة مثلثة مناسبة.

المرحلة الثالثة:

في هذه المرحلة الثالثة لشبكة RC ، يكون ناتج شبكة RC الثانية هو مدخلات المرحلة الثالثة لشبكة RC. يأخذ الموجة المنحدرة المثلثة كمدخل ثم يغير أشكال الموجات المثلثية. يوفر موجة جيبية حيث يتم تنعيم الجزء العلوي والسفلي من الموجة المثلثة مما يجعلها منحنية. الناتج قريب جدًا من خرج موجة جيبية.

تحديد قيم R و C لدائرة محول الموجة المربعة

تعتبر قيمة المكثف والمقاوم أهم معلمة في هذه الدائرة. لأنه بدون قيمة المكثف والمقاوم المناسبين ، لن يتم مطابقة ثابت وقت RC لتردد معين ولن يحصل المكثف على الوقت الكافي للشحن أو التفريغ. ينتج عن هذا إخراج مشوه أو حتى عند التردد العالي ، سيعمل المقاوم كمقاوم وحيد ويمكن أن ينتج نفس الشكل الموجي كما تم إعطاؤه عبر المدخلات. لذلك ، يجب اختيار قيم المكثف والمقاوم بشكل صحيح.

إذا كان من الممكن تغيير تردد الإدخال ، فيمكن للمرء اختيار قيمة مكثف ومقاوم عشوائي وتغيير التردد وفقًا للمجموعة. من الجيد استخدام نفس قيمة المكثف والمقاوم لجميع مراحل الفلتر.

للحصول على مرجع سريع ، عند الترددات المنخفضة ، استخدم مكثفًا ذا قيمة أعلى ، وبالنسبة للترددات العالية ، اختر مكثفًا ذا قيمة أقل. ومع ذلك ، إذا كانت جميع المكونات ، R1 و R2 و R3 هي نفس القيمة وجميع المكثفات C1 و C2 و C3 هي نفس القيمة ، فيمكن تحديد المكثف والمقاوم باستخدام الصيغة أدناه -

f = 1 / (2π x R x C)

حيث F هو التردد ، R هي قيمة المقاومة بالأوم ، C هي السعة في فاراد.

يوجد أدناه التخطيطي دائرة تكامل RC ثلاثية المراحل تم وصفها مسبقًا. ومع ذلك ، تستخدم الدائرة مكثفات 4.7nF ومقاومات 1 كيلو أوم. يؤدي ذلك إلى إنشاء نطاق تردد مقبول في نطاق 33 كيلو هرتز.

اختبار دائرة تحويل الموجة الجيبية إلى المربع

يتكون المخطط في لوح التجارب ويتم استخدام مولد وظيفة جنبًا إلى جنب مع راسم الذبذبات للتحقق من موجة الإخراج. إذا لم يكن لديك مولد وظيفة لتوليد الموجة المربعة ، فيمكنك إما إنشاء مولد الموجة المربعة الخاص بك أو حتى مولد شكل الموجة Arduino والذي يمكنك استخدامه لجميع المشاريع ذات الصلة بالشكل الموجي. الدائرة بسيطة للغاية وبالتالي فهي مبنية بسهولة على اللوح كما ترون أدناه.

في هذا العرض التوضيحي ، نستخدم مولد وظيفة وكما ترى في الصورة أدناه ، يتم تعيين مولد الوظيفة على خرج الموجة المربعة 33 كيلو هرتز المطلوب.

يمكن ملاحظة الإخراج على الذبذبات ، وترد أدناه لقطة من الإخراج من النطاق. تظهر الموجة المربعة للإدخال باللون الأصفر وتظهر الموجة الجيبية الناتجة باللون الأحمر.

عملت الدائرة كما هو متوقع لتردد إدخال يتراوح من 20 كيلو هرتز إلى 40 كيلو هرتز ، يمكنك الرجوع إلى الفيديو أدناه لمزيد من التفاصيل حول كيفية عمل الدائرة. آمل أن تكون قد استمتعت بالبرنامج التعليمي وتعلمت شيئًا مفيدًا. إذا كان لديك أي أسئلة ، فاتركها في قسم التعليقات أدناه. أو يمكنك أيضًا استخدام منتدياتنا لنشر أسئلة فنية أخرى.