దశ షిఫ్ట్ ఆసిలేటర్ - వీన్-బ్రిడ్జ్, బఫర్డ్, క్వాడ్రేచర్, బుబ్బా

ఫేజ్-షిఫ్ట్ ఓసిలేటర్ ఒక సిన్వేవ్ అవుట్‌పుట్‌ను రూపొందించడానికి రూపొందించిన ఓసిలేటర్ సర్క్యూట్. ఇది విలోమ యాంప్లిఫైయర్ మోడ్‌లో కాన్ఫిగర్ చేయబడిన BJT లేదా op amp వంటి ఒకే క్రియాశీల మూలకంతో పనిచేస్తుంది.

సర్క్యూట్ అమరిక నిచ్చెన రకం నెట్‌వర్క్‌లో అమర్చబడిన RC (రెసిస్టర్ / కెపాసిటర్) సర్క్యూట్‌ను ఉపయోగించడం ద్వారా అవుట్పుట్ నుండి ఇన్‌పుట్‌కు అభిప్రాయాన్ని సృష్టిస్తుంది. ఈ ఫీడ్‌బ్యాక్ పరిచయం ఆసిలేటర్ ఫ్రీక్వెన్సీ వద్ద యాంప్లిఫైయర్ నుండి అవుట్పుట్ యొక్క దశలో 180 డిగ్రీల సానుకూల 'షిఫ్ట్'కు కారణమవుతుంది.

RC నెట్‌వర్క్ సృష్టించిన దశ మార్పు యొక్క పరిమాణం పౌన frequency పున్యం మీద ఆధారపడి ఉంటుంది. అధిక ఓసిలేటర్ పౌన encies పున్యాలు దశల మార్పు యొక్క ఎక్కువ మొత్తాన్ని సృష్టిస్తాయి.

కింది సమగ్ర వివరణలు భావనను మరింత వివరంగా తెలుసుకోవడానికి మాకు సహాయపడతాయి.

లో మునుపటి పోస్ట్ ఆప్-ఆంప్ ఆధారిత దశ షిఫ్ట్ ఓసిలేటర్ రూపకల్పన చేసేటప్పుడు అవసరమైన క్లిష్టమైన విషయాల గురించి మేము తెలుసుకున్నాము. ఈ పోస్ట్లో మేము దానిని మరింత ముందుకు తీసుకువెళతాము మరియు దీనికి సంబంధించి మరింత తెలుసుకుంటాము దశ షిఫ్ట్ ఓసిలేటర్ల రకాలు మరియు సూత్రాల ద్వారా పాల్గొన్న పారామితులను ఎలా లెక్కించాలి.

వీన్-బ్రిడ్జ్ సర్క్యూట్

క్రింద ఇచ్చిన రేఖాచిత్రం వీన్-బ్రిడ్జ్ సర్క్యూట్ సెటప్‌ను చూపుతుంది.

ఇక్కడ, ఓపాంప్ యొక్క సానుకూల ఇన్పుట్ వద్ద మేము లూప్ను విచ్ఛిన్నం చేయవచ్చు మరియు కింది సమీకరణం 2 ను ఉపయోగించి తిరిగి వచ్చే సిగ్నల్ను లెక్కించవచ్చు:

ఎప్పుడు = 2πpf = 1 / RC , అభిప్రాయం దశలో ఉంది (సానుకూల అభిప్రాయం), లాభం కలిగి ఉంటుంది 1/3 .

అందువల్ల డోలనాలను 3 లాభం పొందడానికి ఓపాంప్ సర్క్యూట్ అవసరం.

ఎప్పుడు ఆర్ ఎఫ్ = 2 ఆర్ జి , యాంప్లిఫైయర్ లాభం 3 మరియు డోలనం f = 1 / 2πRC వద్ద ప్రారంభమవుతుంది.

మా ప్రయోగంలో, సర్క్యూట్ మూర్తి 3 లో సూచించిన భాగం విలువలను ఉపయోగించి 1.59 kHz కు బదులుగా 1.65 kHz వద్ద డోలనం చేయబడింది, కానీ స్పష్టమైన వక్రీకరణతో.

క్రింద ఉన్న తదుపరి బొమ్మలో వీన్-బ్రిడ్జ్ సర్క్యూట్ ఉన్నట్లు చూపిస్తుంది నాన్-లీనియర్ ఫీడ్‌బ్యాక్ .

దీపం కరెంట్ RF మరియు RL చేత నిర్వచించబడినందున, RF యొక్క ఫీడ్బ్యాక్ నిరోధక విలువలో 50% ఫిలమెంట్ నిరోధకత చాలా తక్కువగా ఎన్నుకోబడిన దీపం RL ను మనం చూడవచ్చు.

దీపం కరెంట్ మరియు దీపం నిరోధకత మధ్య సంబంధం సరళంగా ఉండటం, అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ వైవిధ్యాలను కనీస స్థాయిలో ఉంచడానికి సహాయపడుతుంది.

పైన వివరించిన నాన్‌లీనియర్ ఫీడ్‌బ్యాక్ ఎలిమెంట్ కాన్సెప్ట్‌కు బదులుగా డయోడ్‌ను కలుపుతున్న అనేక సర్క్యూట్‌లను మీరు కనుగొనవచ్చు.

సున్నితమైన అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ నియంత్రణను అందించడం ద్వారా డయోడ్ యొక్క ఉపయోగం వక్రీకరణ స్థాయిని తగ్గించటానికి సహాయపడుతుంది.

అయితే పై పద్ధతులు మీకు అనుకూలంగా లేకపోతే, మీరు తప్పనిసరిగా AGC పద్ధతుల కోసం వెళ్ళాలి, ఇది తక్కువ వక్రీకరణను పొందడానికి సహాయపడుతుంది.

AGC సర్క్యూట్ ఉపయోగించి ఒక సాధారణ వీన్-బ్రిడ్జ్ ఓసిలేటర్ క్రింది చిత్రంలో ప్రదర్శించబడుతుంది.

ఇక్కడ, ఇది D1 ద్వారా ప్రతికూల సైన్ వేవ్‌ను శాంపిల్ చేస్తుంది మరియు నమూనా C1 లోపల నిల్వ చేయబడుతుంది.

R1 మరియు R2 లెక్కిస్తారు, ఇది Q1 పై పక్షపాతాన్ని కేంద్రీకరిస్తుంది (R జి + ఆర్ Q1 ) R కి సమానం ఎఫ్ / 2 అవుట్పుట్ వోల్టేజ్తో.

అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ అధికంగా ఉంటే, Q1 యొక్క నిరోధకత పెరుగుతుంది, తత్ఫలితంగా లాభం తగ్గుతుంది.

మొదటి వీన్ బ్రిడ్జ్ ఓసిలేటర్ సర్క్యూట్లో, 0.833-వోల్ట్ సరఫరాను పాజిటివ్ ఓపాంప్ ఇన్పుట్ పిన్లో అన్వయించడం చూడవచ్చు. VCC / 2 = 2.5 V వద్ద అవుట్పుట్ క్విసెంట్ వోల్టేజ్ను కేంద్రీకృతం చేయడానికి ఇది జరిగింది.

దశ-షిఫ్ట్ ఓసిలేటర్ (ఒక ఒపాంప్)

పైన చూపిన విధంగా ఒకే ఒపాంప్ ఉపయోగించి దశ-షిఫ్ట్ ఓసిలేటర్‌ను కూడా నిర్మించవచ్చు.

సాంప్రదాయిక ఆలోచన ఏమిటంటే, దశ-షిఫ్ట్ సర్క్యూట్లలో దశలు వేరుచేయబడతాయి మరియు ఒకదానికొకటి స్వయం పాలన. ఇది మాకు ఈ క్రింది సమీకరణాన్ని ఇస్తుంది:

వ్యక్తిగత విభాగం యొక్క దశ మార్పు -60 ° ఉన్నప్పుడు లూప్ దశ మార్పు = –180 is. ఇది ఎప్పుడు జరుగుతుంది = 2πpf = 1.732 / ఆర్‌సి టాంజెంట్ 60 ° = 1.73 నుండి.

ఈ సమయంలో β యొక్క విలువ (1/2)³అంటే, లాభం, A, సిస్టమ్ లాభం 1 వద్ద ఒక స్థాయితో ఉండటానికి 8 స్థాయితో ఉండాలి.

ఈ రేఖాచిత్రంలో సూచించిన భాగం విలువలకు డోలనం యొక్క పౌన frequency పున్యం 3.76 kHz గా కనుగొనబడింది మరియు లెక్కించిన డోలనం పౌన frequency పున్యం ప్రకారం 2.76 kHz కాదు.

అంతేకాకుండా, డోలనాన్ని ప్రారంభించడానికి అవసరమైన లాభం 26 గా కొలుస్తారు మరియు లెక్కించిన 8 లాభం ప్రకారం కాదు.

కాంపోనెంట్ లోపాల వల్ల ఈ రకమైన దోషాలు కొంతవరకు ఉంటాయి.

ఏది ఏమయినప్పటికీ, RC దశలు ఒకదానికొకటి ప్రభావితం చేయవు అనే తప్పుడు అంచనాల వల్ల చాలా ముఖ్యమైన ప్రభావం చూపుతుంది.

ఈ సింగిల్ ఓపాంప్ సర్క్యూట్ సెటప్ క్రియాశీల భాగాలు స్థూలంగా మరియు అధిక ధరతో ఉన్న సమయాల్లో బాగా ప్రసిద్ది చెందాయి.

ఈ రోజుల్లో ఆప్-ఆంప్స్ ఆర్థిక మరియు కాంపాక్ట్ మరియు ఒకే ప్యాకేజీలో నాలుగు సంఖ్యలతో అందుబాటులో ఉన్నాయి, కాబట్టి సింగిల్ ఓపాంప్ ఫేజ్-షిఫ్ట్ ఓసిలేటర్ చివరికి దాని గుర్తింపును కోల్పోయింది.

దశ-షిఫ్ట్ ఓసిలేటర్ బఫర్ చేయబడింది

పై చిత్రంలో బఫర్డ్ ఫేజ్-షిఫ్ట్ ఓసిలేటర్‌ను మనం చూడవచ్చు, 2.76 kHz యొక్క ఆదర్శ పౌన frequency పున్యానికి బదులుగా 2.9 kHz వద్ద పల్సేట్ అవుతుంది మరియు 8 యొక్క ఆదర్శ లాభానికి వ్యతిరేకంగా 8.33 లాభంతో.

RC విభాగాలు ఒకదానికొకటి ప్రభావితం చేయకుండా బఫర్‌లు నిషేధించాయి మరియు అందువల్ల బఫర్డ్ ఫేజ్-షిఫ్ట్ ఓసిలేటర్లు లెక్కించిన ఫ్రీక్వెన్సీకి దగ్గరగా పనిచేయగలవు మరియు లాభం పొందుతాయి.

లాభం అమరికకు బాధ్యత వహించే రెసిస్టర్ RG, మూడవ RC విభాగాన్ని లోడ్ చేస్తుంది, క్వాడ్ ఓపాంప్‌లోని 4 వ ఒపాంప్‌ను ఈ RC విభాగానికి బఫర్‌గా పనిచేయడానికి అనుమతిస్తుంది. ఇది సామర్థ్య స్థాయి ఆదర్శ విలువను చేరుకోవడానికి కారణమవుతుంది.

మేము ఏ దశ-షిఫ్ట్ ఓసిలేటర్ దశల నుండి తక్కువ-వక్రీకరణ సైన్ తరంగాన్ని తీయవచ్చు, కాని చాలా సహజమైన సైన్ వేవ్ చివరి RC విభాగం యొక్క అవుట్పుట్ నుండి పొందవచ్చు.

ఇది సాధారణంగా హై-ఇంపెడెన్స్ తక్కువ కరెంట్ జంక్షన్, అందువల్ల లోడ్ వ్యత్యాసాలకు ప్రతిస్పందనగా లోడింగ్ మరియు ఫ్రీక్వెన్సీ విచలనాలను నివారించడానికి అధిక-ఇంపెడెన్స్ ఇన్పుట్ దశ కలిగిన సర్క్యూట్ ఇక్కడ ఉపయోగించాలి.

క్వాడ్రేచర్ ఓసిలేటర్

క్వాడ్రేచర్ ఓసిలేటర్ అనేది దశ-షిఫ్ట్ ఓసిలేటర్ యొక్క మరొక సంస్కరణ, అయితే మూడు RC దశలు ప్రతి విభాగంలో 90 ° దశల మార్పును జతచేసే విధంగా ఉంచబడతాయి.

ఓపాంప్ అవుట్‌పుట్‌లలో 90 ° ఫేజ్ షిఫ్ట్ ఉన్నందున అవుట్‌పుట్‌లకు సైన్ మరియు కొసైన్ (క్వాడ్రేచర్) అని పేరు పెట్టారు. లూప్ లాభం సమీకరణం 4 ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది.

తో = 1 / RC , సమీకరణం 5 సులభతరం చేస్తుంది 1√ - 180 ° , వద్ద డోలనాలకు దారితీస్తుంది = 2πpf = 1 / RC.

ప్రయోగాత్మక సర్క్యూట్ 1.59 kHz యొక్క లెక్కించిన విలువకు విరుద్ధంగా 1.65 kHz వద్ద పల్స్ చేయబడింది మరియు వ్యత్యాసం ప్రధానంగా భాగం విలువ వ్యత్యాసాల కారణంగా ఉంది.

బుబ్బా ఓసిలేటర్

పైన చూపిన బుబ్బా ఓసిలేటర్ దశ-షిఫ్ట్ ఓసిలేటర్ యొక్క మరొక వేరియంట్, అయితే ఇది కొన్ని విలక్షణమైన లక్షణాలను ఉత్పత్తి చేయడానికి క్వాడ్ ఆప్-ఆంప్ ప్యాకేజీ నుండి ప్రయోజనాన్ని పొందుతుంది.

నాలుగు ఆర్‌సి విభాగాలు ప్రతి విభాగానికి 45 ° ఫేజ్ షిఫ్ట్ కోసం పిలుస్తాయి, అంటే ఈ ఓసిలేటర్ ఫ్రీక్వెన్సీ విచలనాలను తగ్గించడానికి అత్యుత్తమ dΦ / dt తో వస్తుంది.

ప్రతి RC విభాగాలు 45 ° దశ మార్పును ఉత్పత్తి చేస్తాయి. అర్థం, మనకు ప్రత్యామ్నాయ విభాగాల నుండి అవుట్‌పుట్‌లు ఉన్నందున తక్కువ-ఇంపెడెన్స్ క్వాడ్రేచర్ అవుట్‌పుట్‌లకు భరోసా ఇస్తుంది.

ప్రతి ఒపాంప్ నుండి అవుట్పుట్ సేకరించినప్పుడల్లా, సర్క్యూట్ నాలుగు 45 ° దశ-మార్పు చెందిన సైన్ తరంగాలను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. లూప్ సమీకరణాన్ని ఇలా వ్రాయవచ్చు:

ఎప్పుడు = 1 / RC లు , పై సమీకరణాలు కింది సమీకరణాలు 7 మరియు 8 లలో కుదించబడతాయి.

లాభం, A, డోలనాన్ని ప్రారంభించడానికి 4 విలువను చేరుకోవాలి.

విశ్లేషణ సర్క్యూట్ ఆదర్శ పౌన frequency పున్యం 1.72 kHz కు విరుద్ధంగా 1.76 kHz వద్ద డోలనం చెందింది, అయితే లాభం 4 యొక్క ఆదర్శ లాభానికి బదులుగా 4.17 గా అనిపించింది.

తగ్గిన లాభం కారణంగా TO మరియు తక్కువ బయాస్ ప్రస్తుత ఆప్-ఆంప్స్, లాభం పరిష్కరించడానికి బాధ్యత వహించే రెసిస్టర్ RG తుది RC విభాగాన్ని లోడ్ చేయదు. ఇది చాలా ఖచ్చితమైన ఓసిలేటర్ ఫ్రీక్వెన్సీ అవుట్‌పుట్‌కు హామీ ఇస్తుంది.

R మరియు RG జంక్షన్ నుండి చాలా తక్కువ-వక్రీకరణ సైన్ తరంగాలను పొందవచ్చు.

అన్ని ఉత్పాదనలలో తక్కువ-వక్రీకరణ సైన్ తరంగాలు అవసరమైనప్పుడు, లాభం వాస్తవానికి అన్ని ఒపాంప్‌లలో సమానంగా పంపిణీ చేయాలి.

లాభం ఆప్-ఆంప్ యొక్క నాన్-ఇన్వర్టింగ్ ఇన్పుట్ 2.5 V వద్ద క్విసెంట్ అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ను సృష్టించడానికి 0.5 V వద్ద పక్షపాతంతో ఉంటుంది. లాభం పంపిణీ ఇతర ఒపాంప్ల పక్షపాతం అవసరం, అయితే ఇది ఖచ్చితంగా డోలనం యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీపై ఎటువంటి ప్రభావాన్ని చూపదు.

తీర్మానాలు

పై చర్చలో, ఆప్ ఆంప్ ఫేజ్ షిఫ్ట్ ఓసిలేటర్లు ఫ్రీక్వెన్సీ బ్యాండ్ యొక్క దిగువ చివరకి పరిమితం చేయబడిందని మేము అర్థం చేసుకున్నాము.

అధిక పౌన .పున్యాల వద్ద తక్కువ దశ మార్పును అమలు చేయడానికి అవసరమైన బ్యాండ్‌విడ్త్‌ను ఆప్-ఆంప్స్ కలిగి ఉండకపోవడమే దీనికి కారణం.

ఫీడ్బ్యాక్ కెపాసిటెన్స్‌కు ఇవి చాలా సున్నితంగా ఉన్నందున ఆధునిక కరెంట్-ఫీడ్‌బ్యాక్ ఆప్-ఆంప్స్‌ను ఓసిలేటర్ సర్క్యూట్లలో ఉపయోగించడం కష్టం.

వోల్టేజ్ ఫీడ్బ్యాక్ ఆప్-ఆంప్స్ కేవలం 100 kHz కు పరిమితం చేయబడ్డాయి, ఎందుకంటే అవి అధిక దశ మార్పును పెంచుతాయి.

వీన్-బ్రిడ్జ్ ఓసిలేటర్ తక్కువ సంఖ్యలో భాగాలను ఉపయోగించి పనిచేస్తుంది మరియు దాని ఫ్రీక్వెన్సీ స్థిరత్వం చాలా ఆమోదయోగ్యమైనది.

కానీ, వియెన్-బ్రిడ్జ్ ఓసిలేటర్‌లో వక్రీకరణను తగ్గించడం డోలనం ప్రక్రియను ప్రారంభించడం కంటే తక్కువ సులభం.

క్వాడ్రేచర్ ఓసిలేటర్ తప్పనిసరిగా కొన్ని ఆప్-ఆంప్స్ ఉపయోగించి నడుస్తుంది, కానీ ఇందులో చాలా ఎక్కువ వక్రీకరణ ఉంటుంది. ఏదేమైనా, బుబ్బా ఓసిలేటర్ వంటి దశ-షిఫ్ట్ ఓసిలేటర్లు కొన్ని మంచి ఫ్రీక్వెన్సీ స్థిరత్వంతో పాటు చాలా తక్కువ వక్రీకరణను ప్రదర్శిస్తాయి.

ఇలా చెప్పిన తరువాత, సర్క్యూట్ యొక్క వివిధ దశలలో ఉన్న భాగాల యొక్క అధిక వ్యయాల కారణంగా ఈ రకమైన దశ-షిఫ్ట్ ఓసిలేటర్ల మెరుగైన కార్యాచరణ చౌకగా రాదు.

సంబంధిత వెబ్ సైట్లు
www.ti.com/sc/amplifiers
www.ti.com/sc/docs/products/analog/tlv2471.html
www.ti.com/sc/docs/products/analog/tlv2472.html
www.ti.com/sc/docs/products/analog/tlv2474.html