Mạch dao động dịch pha

Trước đây chúng tôi đã tạo một hướng dẫn đầy đủ và chi tiết về Bộ dao động dịch chuyển pha. Ở đây chúng ta sẽ thấy cách thực hiện thực tế của bộ dao động dịch pha. Trong dự án này, chúng tôi tạo mạch dao động dịch pha trên breadboard và kiểm tra đầu ra của nó bằng máy hiện sóng.

Phase và Phase Shift là gì?

Pha là một chu kỳ đầy đủ của sóng hình sin trong tham chiếu 360 độ. Một chu kỳ hoàn chỉnh được định nghĩa là khoảng thời gian cần thiết để dạng sóng trả về giá trị ban đầu tùy ý của nó. Pha được biểu thị là một vị trí nhọn trên chu kỳ dạng sóng này. Nếu chúng ta nhìn thấy sóng hình sin chúng ta sẽ dễ dàng xác định được pha.

Trong hình trên, một chu kỳ sóng hoàn chỉnh được hiển thị. Điểm xuất phát ban đầu của sóng hình sin là pha 0 độ và nếu chúng ta xác định mỗi đỉnh âm và dương và 0 điểm, chúng ta sẽ có pha 90, 180, 270, 360 độ. Vì vậy, khi một tín hiệu hình sin bắt đầu, hành trình của nó khác với tham chiếu 0 độ, chúng tôi gọi nó là chuyển pha phân biệt với tham chiếu 0 độ.

Nếu chúng ta nhìn thấy hình ảnh tiếp theo, chúng ta sẽ xác định được sóng hình sin lệch pha trông giống nhau như thế nào…

Trong hình ảnh này, có hai sóng tín hiệu hình sin xoay chiều được trình bày, sóng hình sin màu xanh lục đầu tiên có pha 360 độ nhưng sóng màu đỏ là bản sao của tín hiệu đầu tiên, pha lệch 90 độ ra khỏi pha của tín hiệu màu xanh lá cây.

Việc chuyển pha này có thể được thực hiện bằng một mạng RC đơn giản.

Xây dựng và mạch

Một dao động lệch pha tạo ra sóng hình sin. Bộ dao động dịch pha đơn giản là bộ dao động RC cung cấp dịch pha nhỏ hơn hoặc bằng 60 độ.

Hình trên hiển thị một mạng RC dịch pha một cực hoặc mạch bậc thang làm dịch chuyển pha của tín hiệu đầu vào bằng hoặc nhỏ hơn 60 độ.

Nếu chúng ta phân tầng ở đó mạng RC, chúng ta sẽ nhận được dịch pha 180 độ.

Bây giờ để tạo dao động và đầu ra sóng sin, chúng ta cần một thành phần hoạt động, Transistor hoặc Op-amp trong cấu hình đảo ngược và chúng ta cần cấp lại đầu ra của các thành phần đó cho đầu vào thông qua mạng RC ba cực. Nó sẽ tạo ra sự dịch chuyển pha 360 độ ở đầu ra và tạo ra sóng hình sin.

Trong hướng dẫn này, chúng ta sẽ sử dụng Transistor như một phần tử hoạt động và tạo ra sóng Sine thông qua nó.

Điều kiện tiên quyết

Để xây dựng mạch, chúng ta cần những thứ sau:

1. Breadboard

2. 3 chiếc tụ gốm.1uF

3. 3 chiếc điện trở 680R

4. Điện trở 2.2k 1 cái

5. 10k điện trở 1 cái

6. Điện trở 100R 1 cái

7. Điện trở 68k 1 cái

8. Tụ 100uF 1 cái

9. Bóng bán dẫn BC549

10. Nguồn điện 9V

Sơ đồ và làm việc

Trong hình trên, giản đồ cho Bộ dao động dịch pha được hiển thị. Chúng tôi đã cung cấp đầu ra làm đầu vào của các mạng RC được cung cấp lại trên đế của bóng bán dẫn. Các mạng RC đang cung cấp sự dịch chuyển pha cần thiết trong đường phản hồi mà lại được thay đổi bởi bóng bán dẫn. Tần số của Bộ tạo dao động RC có thể được tính bằng cách sử dụng phương trình này-

F là Tần số dao động, R và C là điện trở và điện dung, và N là viết tắt của Số giai đoạn dịch pha RC được sử dụng. Công thức này chỉ áp dụng được nếu mạng lệch pha sử dụng cùng giá trị Điện trở và điện dung, nghĩa là R1 = R2 và C1 = C2 = C3. Bộ dao động dịch pha có thể được thực hiện như bộ dao động dịch pha thay đổi có thể tạo ra một loạt các tần số tùy thuộc vào giá trị đặt trước được xác định. Điều này có thể được thực hiện dễ dàng bằng cách chỉ thay đổi các tụ điện cố định C1, C2 và C3 bằng một tụ điện biến đổi ba băng nhóm. Giá trị điện trở nên được cố định trong những trường hợp như vậy.

Trong sơ đồ trên, R4 và R5 tạo thành một bộ phân áp cung cấp điện áp phân cực cho bóng bán dẫn BC549. Các R6 sử dụng để hạn chế các nhà sưu tập hiện tại và R7 được sử dụng cho sự ổn định nhiệt của BC549 Transistor quá trình hoạt động. C4 là cần thiết vì đây là tụ phát by-pass của BC549.

BC549 là một bóng bán dẫn silicon bán trục NPN. Trong hình trên, gói TO-92 được hiển thị. Chân đầu tiên (1) là chân thu, 2 là chân đế và 3 là chân phát. Nó được sử dụng rộng rãi trong mục đích chuyển mạch và khuếch đại. BC549 là từ cùng phân khúc của 547, 548 được sử dụng rộng rãi, vv BC549 là phiên bản tiếng ồn thấp. Chúng tôi đang sử dụng điều này cho thành phần tích cực của bộ tạo dao động dịch pha của chúng tôi, thành phần này sẽ khuếch đại và cung cấp thêm một dịch pha cho tín hiệu.

Chúng tôi đã xây dựng mạch trên một breadboard.

Đầu ra của mạch dao động dịch pha

Chúng tôi đã kết nối một Máy hiện sóng qua đầu ra để xem sóng hình sin. Trong hình ảnh dưới đây, chúng ta sẽ thấy các kết nối đầu dò Oscilloscope của chúng ta.

Chúng tôi đã kết nối hai đầu dò Oscilloscope, một đầu dò màu Vàng trên đầu ra cuối cùng và một đầu dò màu đỏ trên mạng RC thứ hai. Các kênh vàng của Oscilloscope sẽ cung cấp các kết quả của đầu ra cuối cùng và các kênh Red sẽ cung cấp sản lượng qua giai đoạn thứ hai bộ lọc RC. Bằng cách so sánh hai đầu ra, chúng ta sẽ hiểu rõ ràng sự khác biệt giữa hai pha của sóng sin. Chúng tôi đang cấp nguồn cho mạch từ đơn vị cung cấp điện bàn 9V.

Đây là kết quả cuối cùng từ Máy hiện sóng.

Kết quả cuối cùng mà chúng tôi thu được từ Máy hiện sóng được hiển thị trong hình trên. Sóng hình sin màu vàng gần như cùng pha trong khi tín hiệu màu đỏ, thu được từ Mạng RC giai đoạn ² thì lại lệch pha. Chúng ta có thể thấy dạng sóng được chụp liên tục trong video dưới đây:

Đầu ra khá ổn định và nhiễu ít hơn. Toàn bộ Video có thể được tìm thấy ở cuối dự án này.

Hạn chế của mạch dao động dịch pha

Vì chúng ta đang sử dụng BJT cho bộ dao động dịch pha, nên có một số hạn chế nhất định liên quan đến BJT. Dao động ổn định ở tần số thấp, nếu chúng ta tăng tần số thì dao động sẽ bão hòa và đầu ra sẽ bị méo. Ngoài ra, biên độ sóng đầu ra không quá hoàn hảo, nó sẽ cần mạch bổ sung để ổn định biên độ của mạch dạng sóng.

Hiệu ứng tải bất lợi cũng là một vấn đề ở giai đoạn mạng RC. Do hiệu ứng tải, trở kháng đầu vào của cực thứ hai làm thay đổi các đặc tính điện trở của bộ lọc cực đầu tiên tiếp theo. Bộ lọc bổ sung xếp tầng làm xấu đi hiệu ứng này. Ngoài ra, do nguyên nhân này, rất khó tính tần số dao động bằng phương pháp công thức chuẩn.

Sử dụng mạch dao động dịch pha

Công dụng chính của bộ dao động lệch pha là tạo ra sóng sin trên đầu ra của nó. Vì vậy, bất cứ nơi nào cần tạo sóng sin thuần túy, bộ dao động dịch pha được sử dụng. Ngoài ra, với mục đích chuyển pha của một tín hiệu cụ thể, bộ dao động dịch pha cung cấp khả năng kiểm soát đáng kể quá trình dịch chuyển. Các ứng dụng khác của bộ dao động dịch pha là:

Trong bộ tạo dao động âm thanh
Biến tần sóng sin
Tổng hợp giọng nói
Đơn vị GPS
Nhạc cụ.

Nếu bạn muốn tìm hiểu thêm về Bộ dao động dịch chuyển pha, hãy theo liên kết.