מעגל מתנד משמרת שלב

בעבר יצרנו הדרכה מלאה ומפורטת בנושא מתנד Phase Shift. כאן נראה יישום מעשי של מתנד משמרת פאזה. בפרויקט זה, אנו יוצרים מעגל מתנד משמרת פאזה על קרש הלחם ובוחנים את תפוקתו באמצעות אוסצילוסקופ.

מה זה Phase and Phase Shift?

שלב הוא תקופת מחזור שלמה של גל סינוסי בהפניה של 360 מעלות. מחזור שלם מוגדר כמרווח הדרוש לצורת הגל להחזרת ערכו ההתחלתי השרירותי. שלב מסומן כמיקום מחודד במחזור צורת הגל הזה. אם נראה את הגל הסינוסי, נזהה את השלב בקלות.

בתמונה שלעיל מוצג מחזור גלים שלם. נקודת המוצא הראשונית של הגל הסינוסי הוא 0 מעלות בשלב ואם נזהה כל שיא חיובי ושלילי ו -0 נקודות, נקבל שלב 90, 180, 270, 360 מעלות. לכן, כאשר מתחיל אות סינוסואידי, זה המסע שאינו ההפניה ל -0 מעלות, אנו קוראים לזה כיוון המופנה מבדיל מההתייחסות ל -0 מעלות.

אם נראה את התמונה הבאה נזהה כיצד גל סינוסואידי שהשתנה שלב נראה דומה…

בתמונה זו מוצגים שני גל אות סינוסי-סיביות, הגל הירוק הסינוסואידלי הראשון הוא 360 מעלות בשלב אך האדום המהווה העתק של האות הראשון, שהוא שלב 90 מעלות הוסט מחוץ לשלב האות הירוק.

העברת פאזה זו יכולה להיעשות באמצעות רשת RC פשוטה.

בנייה ומעגלים

מתנד העברת פאזה מייצר גל סינוס. מתנד משמרת פאזה פשוט הוא מתנד RC המספק פחות או שווה לשינוי פאזה של 60 מעלות.

מעל התמונה מוצגת רשת RC חד משמרת או מעגל סולם המעבירה את השלב של אות הכניסה השווה או פחות מ- 60 מעלות.

אם נפל שם רשת RC, נקבל מעבר שלב של 180 מעלות.

כעת כדי ליצור תנודה ופלט גלי סינוס אנו זקוקים לרכיב פעיל, טרנזיסטור או מגבר Op בתצורה הפוכה, ועלינו להזין את הפלט של אותם רכיבים לקלט דרך רשת ה- RC שלושת הקוטבים. זה יפיק מעבר של 360 מעלות ביציאה וייצר גל סינוס.

במדריך זה נשתמש בטרנזיסטור כאלמנט פעיל ונפיק דרכו גל סינוס.

דרישות קדם

כדי לבנות את המעגל אנו זקוקים לדברים הבאים-

1. קרש לחם

2. 3 יחידות קבלים קרמיים.1uF

3. 3 יחידות נגד 680R

4. נגן 2.2k 1 יח '

5. נגד 10k 1 יח '

6. נגד 100R 1 יח '

7. נגד 68k 1 יח '

8. קבל 100uF 1 יח '

9. טרנזיסטור BC549

10. ספק כוח 9V

סכמטי ועבודה

בתמונה שלעיל מוצג הסכימטיקה של מתנד Phase Shift. סיפקנו את הפלט כקלט של רשתות ה- RC המסופקות שוב על בסיס הטרנזיסטור. רשתות ה- RC מספקות את הסטת הפאזות הדרושה בנתיב המשוב אשר שוב משתנה על ידי הטרנזיסטור. ניתן לחשב את תדירות המתנד RC באמצעות משוואה זו-

F הוא תנודת התנודה, R ו- C הם ההתנגדות והקיבול, וה- N מייצג את מספר שלבי הסטת הפאזה RC המשמשים. זו הנוסחה ישימה רק אם הרשת פאזה משתמשת ערך ההתנגדות ואת קיבול זהה, כי אמצעי R1 = R2 ו- C1 = C2 = C3. מתנד משמרת הפאזה יכול להיעשות כמתנד משמרת פאזה משתנה אשר יכול לייצר מגוון רחב של תדרים בהתאם לערך שנקבע מראש. ניתן לעשות זאת בקלות על ידי שינוי רק הקבלים הקבועים C1, C2 ו- C3 עם קבלים משתנים לכנופיה משולשת. יש לתקן את ערך הנגד במקרים כאלה.

בתרשים הנ"ל, R4 ו- R5 יוצרים מחלק מתח המספק מתח הטיה לטרנזיסטור BC549. ה- R6 המשמש להגבלת זרם הקולט ו- R7 משמש ליציבות התרמית של הטרנזיסטור BC549 במהלך ההפעלה. C4 חיוני מכיוון שמדובר בקבל העוקף הפולט של BC549.

BC549 הוא טרנזיסטור סיליקון אפיטקסי NPN. בתמונה שלמעלה מוצגת חבילת TO-92. הסיכה הראשונה (1) היא האספן, 2 היא הבסיס ו -3 היא הסיכה הפולטת. הוא נמצא בשימוש נרחב למטרות מיתוג והגברה. BC549 הוא מאותו פלח של 547, 548 ועוד. BC549 הוא גרסת רעש נמוכה. אנו משתמשים בזה לרכיב הפעיל של מתנד משמרת הפאזה אשר יגביר ויספק מעבר משלב פאזה נוסף לאות.

בנינו את המעגל על ​​קרש לחם.

תפוקת מעגל מתנד משמרת שלב

אנחנו מחברות אוסצילוסקופ ברחבי הפלט לראות את הגל סינוס. בתמונה למטה נראה את חיבורי החללית שלנו לאוסצילוסקופ.

חיברנו שני בדיקות אוסצילוסקופ, צהוב לרוחב הפלט הסופי ואדום לרשת RC השנייה. הערוץ הצהוב של אוסצילוסקופ יספק התוצאה של תוצר סופי ואת הערוץ האדום יספק את התפוקה ברחבי המסנן שני בשלב RC. על ידי השוואה בין שתי היציאות נבין בבירור את ההבדל בין שני השלבים של גל הסינוס. אנו מפעילים את המעגל מיחידת אספקת החשמל של ספסל 9V.

זו התפוקה הסופית מהאוסצילוסקופ.

התפוקה הסופית שצילמנו מהאוסצילוסקופ מוצגת בתמונה לעיל. גל הסינוס הצהוב נמצא כמעט בשלב ואילו האות האדום, שנלכד מרשת RC ^השנייה שלב הוא מחוץ לשלב. אנו יכולים לראות את צורת הגל שנלכדה ברציפות בסרטון הבא:

הפלט יציב למדי והפרעות הרעש נמוכות יותר. סרטון שלם ניתן למצוא בסוף פרויקט זה.

מגבלות מעגל מתנד משמרת שלב

כאשר אנו משתמשים ב- BJT למתנד משמרת פאזה, ישנן מגבלות מסוימות הקשורות ל- BJT. התנודה יציבה בתדרים נמוכים, אם נגדיל את התדר התנודה תעשה רוויה והפלט יעוות. כמו כן, משרעת גל המוצא אינה כה מושלמת, היא תצטרך מעגלים נוספים לייצוב המשרעת של מעגלי צורת הגל.

אפקט טעינה שלילי מהווה בעיה גם בשלב הרשת RC. בגלל אפקט הטעינה, עכבת הקלט של הקוטב השני משנה את תכונות ההתנגדות של מסנן הקוטב הראשון הבא. פילטרים נוספים הדורגים מחמירים את האפקט הזה. כמו כן, מסיבה זו, קשה לחשב את תדירות התנודה בשיטת הנוסחה הרגילה.

שימוש במעגל מתנד Phase Shift

השימוש העיקרי במתנד משמרת פאזה הוא ליצור גל סינוס על פני תפוקתו. לכן, בכל מקום בו יש צורך בייצור גלי סינוס טהור, משתמשים במתנד משמרת פאזה. כמו כן, לצורך העברת פאזה של אות מסוים, מתנד משמרת הפאזה מספק שליטה משמעותית בתהליך ההסטה. שימושים אחרים במתנדים להעברת פאזה הם:

1. במתנדים שמע
2. מהפך גל סינוס
3. סינתזה קולית
4. יחידות GPS
5. כלי נגינה.

אם אתה רוצה ללמוד עוד על מתנד Phase Shift, לחץ על הקישור.