ממיר גל מרובע לגל סינוס פשוט

מעגל ממיר גל סינוס הוא מעגל אנלוגי חשוב הממיר צורות גל מרובעות לצורות גל סינוס. יש לו מגוון רחב של יישומים בתחומים רבים ושונים של אלקטרוניקה, כגון פעולות מתמטיות, אקוסטיקה, יישום שמע, ממירים, מקור חשמל, מחולל פונקציות וכו '.

בפרויקט זה נדון כיצד פועל מעגל ממיר גל מרובע לסינוס וכיצד ניתן לבנות אותו באמצעות אלקטרוניקה פסיבית פשוטה. אתה יכול גם לבדוק מעגלים אחרים של מחוללי צורות גל המפורטים להלן.

• מעגל גנרטור גל מרובע
• מעגל מחולל גלי סינוס
• מעגל מחולל גלי משולש
• מעגל מחולל גלים לנסר

ממיר גל מרובע לסין באמצעות רשת RC

ממיר גל רבוע לסינוס ניתן לבנות באמצעות 6 רכיבים פסיביים, כלומר קבלים ושלושה נגדים. באמצעות שלושת הקבלים הללו ושלושה נגדים, ניתן לבנות רשת RC בת 3 שלבים שלוקחת גל מרובע כקלט וגל סינוס כפלט. מעגל רשת RC חד-פעמי פשוט מוצג להלן.

במעגל הנ"ל מוצג מסנן RC חד-שלבי שבו משתמשים בנגד יחיד ובקבל יחיד. המעגל הנ"ל הוא די פשוט. הקבל נטען בהתאם למצב הגל המרובע. אם הגל המרובע בקלט נמצא במצב גבוה, הקבל יטען, ואם הגל המרובע נמצא במצב נמוך, הקבל יתפרק.

גל אות משתנה כגון גל מרובע כולל תדר, בהתאם לתדר זה, תפוקת המעגלים משתנה. בשל התנהגות זו של המעגל, מסנן RC נקרא מעגל אינטגרטור RC. מעגל אינטגרטור RC משנה את תפוקת האות בהתאם לתדר ויכול לשנות את הגל המרובע לגל משולש או גל משולש לגל סינוס.

דיאגרמת מעגל ממיר לריבוע גל

במדריך זה אנו משתמשים במעגלי אינטגרטור RC אלה (רשתות סינון RC) להמרת גל מרובע לגל סינוס. תרשים המעגל המלא ניתן להלן, וכפי שאתה יכול לראות, יש לו רק מעט מאוד רכיבים פסיביים.

המעגל מורכב משלושה שלבים של מעגלי מסנן RC. לכל שלב יש משמעות המרה משלו, בואו נבין את העבודה של כל שלב וכיצד הוא תורם להמרת גל מרובע לגל סינוס על ידי התבוננות בסימולציית צורת הגל.

עקרון עבודה של ממיר גל מרובע

כדי לדעת כיצד פועל ממיר הגל המרובע לסינוס, צריך להבין מה קורה בכל שלב מסנן RC.

במה ראשונה:

בשנות ה הבמה רשת RC הראשונה, יש לו נגד בסדרה קבלים במקביל. הפלט זמין ברחבי הקבל. הקבל נטען באמצעות הנגד בסדרה. אך מכיוון שהקבל הוא רכיב תלוי תדרים, לוקח זמן לטעון אותו. עם זאת, ניתן לקבוע את שיעור הטעינה על ידי קבוע הזמן של המסנן RC. על ידי טעינה ופריקה של הקבל, ומכיוון שהפלט מגיע מהקבל, צורת הגל תלויה מאוד במתח טעינת הקבל. המתח המיכלים בזמן הטעינה יכול להיקבע על ידי מתחת formula-

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

וזה מתח פריק ניתן לקבוע לוואי

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

לכן, משתי הנוסחאות שלעיל, קבוע הזמן של RC הוא גורם חשוב לקביעת כמות המטען המאחסנים את הקבל, וכמה הפריקה נעשית עבור הקבל במהלך קבוע זמן RC. אם אנו בוחרים את ערך הקבל כ- 0.1uF ואת הנגד כ- 100 k-ohm כמו התמונה למטה, יהיה לו קבוע זמן של 10 מילי-שניות.

כעת, אם מסופק גל של 10 ריבועים קבועים על פני מסנן RC זה, צורת גל הפלט תהיה כזו עקב טעינה ופריקה של הקבל בקבוע הזמן של RC של 10 מס.

הגל הוא צורת הגל האקספוננציאלית בצורת פרבולית.

שלב שני:

כעת הפלט של שלב הרשת הראשונה של RC הוא הקלט של שלב הרשת השני של ה- RC. רשת RC זו לוקחת את צורת הגל האקספוננציאלית בצורת פרבולית והופכת אותה לצורת גל משולשת. באמצעות אותו תרחיש טעינה ופריקה קבוע של RC, מסנני RC השלב השני מספקים שיפוע עולה ישר כאשר הקבל נטען ומדרון ישר יורד כאשר הקבל משתחרר.

תפוקת שלב זה היא פלט רמפה, גל משולש תקין.

שלב שלישי:

בשלב השלישי של רשת RC זו, הפלט של רשת ה- RC השנייה הוא הקלט של שלב הרשת RC השלישי. הוא לוקח את גל הרמפה המשולש כקלט ואז משנה את צורות הגלים המשולשים. הוא מספק גל סינוס שבו החלק העליון והתחתון של הגל המשולש מחליק והופך למעוקל. הפלט קרוב למדי לפלט גלי סינוס.

בחירת ערכי R ו- C עבור מעגל ממיר גל מרובע

ערך הקבל והנגד הוא הפרמטר החשוב ביותר במעגל זה. מכיוון שללא קבלי הזמן והקבל המתאימים, קבוע הזמן RC לא יתואם לתדר מסוים והקבל לא יקבל מספיק זמן לטעון או לפרוק. התוצאה היא פלט מעוות או אפילו בתדר גבוה, הנגד יעבוד כנגד יחיד ויכול לייצר את אותו צורת גל כפי שהוא ניתן על פני הקלט. לכן, יש לבחור כראוי את ערכי הקבלים והנגדים.

אם ניתן לשנות את תדר הקלט, אז אפשר לבחור קבלים ונגד ערך אקראיים ולשנות את התדר בהתאם לשילוב. טוב להשתמש באותו קבל ובערך הנגד לכל שלבי הפילטר.

לצורך התייחסות מהירה, בתדרים נמוכים השתמש בקבל בעל ערך גבוה יותר, ולתדרים גבוהים בחר בקבל בעל ערך נמוך יותר. עם זאת, אם כל הרכיבים, R1, R2 ו- R3 הם אותו ערך וכל הקבלים C1, C2, C3 הם אותו ערך, ניתן לבחור את הקבל והנגד באמצעות הנוסחה הבאה -

f = 1 / (2π x R x C)

כאשר F הוא התדר, R הוא ערך ההתנגדות באום, C הוא הקיבול בפאראד.

למטה ניתן לראות מעגל משולב RC תלת שלבי שתואר לעיל. עם זאת, המעגל משתמש בקבלים 4.7nF ובנגדים של קילו-אוהם אחד. זה יוצר טווח תדרים מקובל בטווח של 33 קילוהרץ.

בודק את מעגל הממיר של הגל המרובע

הסכימה מיוצרת בלוח לחם ובאמצעות מחולל פונקציות יחד עם אוסצילוסקופ כדי לבדוק את גל הפלט. אם אין לך מחולל פונקציות ליצירת הגל המרובע, אתה יכול לבנות מחולל גל מרובע משלך או אפילו מחולל צורות גל של Arduino שבו אתה יכול להשתמש בכל הפרויקטים הקשורים לצורת גל. המעגל פשוט מאוד ולכן הוא נבנה בקלות על קרש הלחם כפי שניתן לראות למטה.

לצורך הדגמה זו אנו משתמשים במחולל פונקציות וכפי שניתן לראות בתמונה למטה, מחולל הפונקציות מוגדר לפלט הגל המרובע של 33 קילוהרץ הרצוי.

ניתן לראות את הפלט באוסילוסקופ, תמונת מצב של הפלט מההיקף מובאת להלן. גל הריבוע הקלט מוצג בצבע צהוב וגל סינוס הפלט מוצג בצבע אדום.

המעגל עבד כצפוי עבור תדר קלט שנע בין 20 קילוהרץ ל -40 קילוהרץ, ניתן לעיין בסרטון למטה לקבלת פרטים נוספים על אופן פעולתו של המעגל. מקווה שנהנית מההדרכה ולמדת משהו שימושי. אם יש לך שאלות, השאיר אותן בסעיף ההערות למטה. לחלופין, תוכל גם להשתמש בפורומים שלנו כדי לפרסם שאלות טכניות אחרות.