מתנד משמרת שלב Rc באמצעות אופ

פאזה מתנד הוא מעגל מתנד המייצר תפוקה גל סינוס. ניתן לתכנן אותו באמצעות טרנזיסטור או על ידי שימוש במגבר אופ כמגבר הפוך. באופן כללי, מתנדי משמרת פאזה אלה משמשים כמתנדים שמע. במתנד משמרת פאזה RC, משמרת פאזה של 180 מעלות נוצרת על ידי רשת RC ועוד 180 מעלות נוצרת על ידי המגבר Op, כך שהגל המתקבל הופך ב -360 מעלות.

מלבד הפקת תפוקת גל הסינוס הם משמשים גם לספק שליטה משמעותית בתהליך העברת הפאזה. שימושים אחרים במתנדים להעברת פאזה הם:

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

לפני שנתחיל לתכנן את מתנד משמרת הפאזה RC, בואו ללמוד עוד על שלב והמעבר פאזה.

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 אנו רואים את הגל הסינוסי, אנו יכולים לזהות את השלב בקלות.

בתמונה שלעיל מוצג מחזור גלים שלם. נקודת ההתחלה 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 מעבר פאזה המבדיל בין התייחסות ל 0 מעלות.

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

בתמונה זו מוצגים שני אותות סינוסואידיים של AC, הגל הסינוסיואידלי הירוק הראשון הוא 360 מעלות בשלב, אך האדום שנמצא בשלב 90 מעלות עבר מהשלב של האות הירוק.

העברת פאזה זו יכולה להיעשות באמצעות רשת RC פשוטה.

מתנד משמרת שלב RC

מתנד משמרת פאזה RC פשוט מספק העברת פאזה מינימלית 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.

באופן אידיאלי, תזוזת הפאזה של גל המוצא של מעגל RC צריכה להיות 90 מעלות, אך באופן מעשי היא בערך 60 מעלות, מכיוון שהקבל אינו אידיאלי. הנוסחה לחישוב זווית הפאזה של רשת RC מוזכרת להלן:

φ = שזוף ^-1 (Xc / R)

איפה, Xc הוא התגובה של הקבל ו- R הוא הנגד המחובר ברשת RC.

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 אופ בתצורה הפוכה.

אם ברצונך ללמוד עוד על מתנד משמרת שלב RC, לחץ על הקישור

מדוע להשתמש במגבר אופ עבור מתנד שלב משמרת RC במקום טרנזיסטור?

ישנן מגבלות בשימוש בטרנזיסטור לבניית מתנד משמרת שלב RC:

1. הוא יציב לתדרים נמוכים בלבד.
2. מתנד משמרת פאזה RC דורש מעגלים נוספים לייצוב משרעת צורת הגל.
3. דיוק התדרים אינו מושלם והוא אינו חסין מפני הפרעות רועשות.
4. אפקט טעינה שלילי. עקב היווצרות מפל עכבה הקלט של הקוטב השני משנה את תכונות ההתנגדות של הנגדים של מסנן הקוטב הראשון. יותר מהמסננים התדרדרו יותר המצב מחמיר מכיוון שהוא ישפיע על הדיוק של תדירות המתנד המשמרת שלב.

בשל ההאטה על פני הנגד והקבל, ההפסד בכל שלב גדל וההפסד הכולל הוא בערך 1/29 מהאות הקלט.

ככל שהמעגל מוחלש ב -1 / 29, עלינו להחזיר את ההפסד. למידע נוסף עליהם במדריך הקודם שלנו.

מתנד משמרת שלב RC באמצעות Op-Amp

כאשר אנו משתמשים במגבר אופטי עבור מתנד משמרת פאזה RC, הוא מתפקד כמגבר הפוך. בתחילה, גל הקלט עבר לרשת RC, שבגללה אנו מקבלים מעבר של פאזה 180 מעלות. ויציאה זו של RC מוזנת למסוף ההפוך של המגבר.

כעת, כידוע, המגבר-על יפיק 180 מעלות מעבר שלב כאשר הוא מתפקד כמגבר הפוך. אז, אנו מקבלים מעבר של 360 מעלות בגל סינוס הפלט. מתנד משמרת פאזה RC זה באמצעות מגבר אופ מספק תדר קבוע גם בתנאי עומס משתנים.

רכיבים נדרשים

• IC מגבר אופ-אמפר - LM741
• נגד - (100k - 3nos, 10k - 2nos, 4.7k)
• קבלים - (100pF - 3Nos)
• אוֹסְצִילוֹסקוּפּ

תרשים מעגל

סימולציה של מתנד משמרת שלב RC באמצעות Op-Amp

מתנד משמרת פאזה RC מספק תפוקת גל סינוס מדויקת. כפי שניתן לראות בסרטון ההדמיה בסופו של דבר, הגדרנו את החללית של האוסצילוסקופ לארבעה שלבים במעגל.

בדיקת אוסצילוסקופ	סוג גל
ראשית - א	גל קלט
שנית - ב	גל סינוס עם 90 מעלות שלב משמרת
שלישית - ג	גל סינוס עם מעבר משלב של 180 מעלות
רביעית - ד	גל פלט (גל סינוס) עם העברת שלב 360 מעלות

כאן רשת המשוב מציעה מעבר של 180 מעלות. אנו מקבלים 60 מעלות מכל רשת RC. בנוסף, משמרת הפאזה הנותרת ב -180 מעלות נוצרת על ידי המגבר בתצורה ההפוכה.

לחישוב תדירות התנודה השתמש בנוסחה הבאה:

F = 1 / 2πRC√2N

החיסרון של מתנד משמרת פאזה RC באמצעות מגבר אופ הוא שאי אפשר להשתמש בו ליישומים בתדירות גבוהה. מכיוון שבכל פעם שהתדר גבוה מדי תגובת הקבל נמוכה מאוד והיא משמשת כקצר.