ออสซิลเลเตอร์ไซน์
ออสซิลเลเตอร์เป็นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่สร้างสัญญาณเป็นระยะ ถ้าออสซิลเลเตอร์สร้างการสั่นแบบไซน์เรียกว่า asinusoidal oscillator. จะแปลงพลังงานอินพุตจากแหล่ง DC เป็นพลังงานเอาท์พุต AC ของสัญญาณเป็นระยะ สัญญาณคาบนี้จะมีความถี่และแอมพลิจูดเฉพาะ
block diagram ของออสซิลเลเตอร์รูปซายน์แสดงในรูปต่อไปนี้ -
รูปด้านบนส่วนใหญ่ประกอบด้วย two blocks: เครื่องขยายเสียงและเครือข่ายป้อนกลับเครือข่ายป้อนกลับใช้ส่วนหนึ่งของเอาต์พุตของเครื่องขยายเสียงเป็นอินพุตและสร้างสัญญาณแรงดันไฟฟ้า สัญญาณแรงดันไฟฟ้านี้ใช้เป็นอินพุตไปยังเครื่องขยายเสียง
แผนภาพบล็อกของ oscillator ไซน์ที่แสดงด้านบนสร้างการสั่นของไซน์เมื่อสิ่งต่อไปนี้ two conditions พอใจ -
loop gain $ A_ {v} \ beta $ ของแผนภาพบล็อกด้านบนของ oscillator ไซน์ต้องมากกว่าหรือเท่ากับ unity. ในที่นี้ $ A_ {v} $ และ $ \ beta $ คือผลกำไรของแอมพลิฟายเออร์และกำไรของเครือข่ายฟีดแบ็กตามลำดับ
ผลรวม phase shift รอบวงของแผนภาพบล็อกด้านบนของออสซิลเลเตอร์ไซน์ต้องเป็นอย่างใดอย่างหนึ่ง 00 หรือ 3600.
สองเงื่อนไขข้างต้นรวมกันเรียกว่า Barkhausen criteria.
ออสซิลเลเตอร์ที่ใช้ Op-Amp
มี two ประเภทของออสซิลเลเตอร์ที่ใช้ op-amp
- ออสซิลเลเตอร์กะระยะ RC
- ออสซิลเลเตอร์สะพาน Wien
ส่วนนี้จะกล่าวถึงรายละเอียดแต่ละข้อ
RC Phase Shift Oscillator
ออสซิลเลเตอร์ที่ใช้ op-amp ซึ่งสร้างสัญญาณแรงดันไฟฟ้าไซน์ที่เอาต์พุตด้วยความช่วยเหลือของแอมพลิฟายเออร์กลับด้านและเครือข่ายป้อนกลับเรียกว่า a RC phase shift oscillator. เครือข่ายข้อเสนอแนะนี้ประกอบด้วยส่วน RC แบบเรียงซ้อนสามส่วน
circuit diagram ของออสซิลเลเตอร์กะระยะ RC แสดงในรูปต่อไปนี้ -
ในวงจรด้านบน op-amp ทำงานอยู่ inverting mode. ดังนั้นจึงมีการเปลี่ยนเฟส 180 0 ปัจจุบันเครือข่ายข้อเสนอแนะในวงจรดังกล่าวข้างต้นนอกจากนี้ยังมีการเปลี่ยนเฟส 180 0เนื่องจากแต่ละส่วน RC ให้กะระยะ 60 0 ดังนั้นวงจรข้างต้นจึงให้การกะระยะทั้งหมดที่ 360 0ที่ความถี่บางช่วง
output frequency ของออสซิลเลเตอร์กะระยะ RC คือ -
$$ f = \ frac {1} {2 \ Pi RC \ sqrt [] {6}} $$
gain $A_{v}$ ของแอมพลิฟายเออร์แบบกลับด้านควรมากกว่าหรือเท่ากับ -29
$$ เช่น - \ frac {R_f} {R_1} \ geq-29 $$
$$ => \ frac {R_f} {R_1} \ geq-29 $$
$$ => R_ {f} \ geq29R_ {1} $$
ดังนั้นเราควรพิจารณาค่าของตัวต้านทานแบบป้อนกลับ $ R_ {f} $ อย่างน้อย 29 เท่าของค่าตัวต้านทาน $ R_ {1} $ เพื่อให้เกิดการสั่นอย่างต่อเนื่องที่เอาต์พุตของ RC phase shift oscillator
Wien Bridge Oscillator
ออสซิลเลเตอร์ที่ใช้ op-amp ซึ่งสร้างสัญญาณแรงดันไฟฟ้าแบบไซน์ที่เอาต์พุตด้วยความช่วยเหลือของแอมพลิฟายเออร์ที่ไม่กลับด้านและเครือข่ายป้อนกลับเรียกว่า Wien bridge oscillator.
circuit diagram ของออสซิลเลเตอร์สะพาน Wien แสดงในรูปต่อไปนี้ -
ในวงจรที่แสดงด้านบนสำหรับ Wein bridge oscillator op-amp ทำงานอยู่ non inverting mode. ดังนั้นจึงมีการเปลี่ยนเฟสเป็น 00 ดังนั้นเครือข่ายป้อนกลับที่อยู่ในวงจรข้างต้นไม่ควรมีการเลื่อนเฟสใด ๆ
หากเครือข่ายข้อเสนอแนะมีการกะระยะเราต้องทำ balance the bridgeในลักษณะที่ไม่ควรมีการเลื่อนเฟสใด ๆ ดังนั้นวงจรข้างต้นจึงให้การเปลี่ยนเฟสทั้งหมดเป็น 0 0ที่ความถี่บางช่วง
output frequency ของ Wien bridge oscillator คือ
$$ f = \ frac {1} {2 \ Pi RC} $$
gain $A_{v}$ ของแอมพลิฟายเออร์ที่ไม่กลับด้านควรมากกว่าหรือเท่ากับ 3
$$ เช่น 1 + \ frac {R_f} {R_1} \ geq3 $$
$$ => \ frac {R_f} {R_1} \ geq2 $$
$$ => R_ {f} \ geq2R_ {1} $$
ดังนั้นเราควรพิจารณาค่าของตัวต้านทานแบบป้อนกลับ $ R_ {f} $ อย่างน้อยสองเท่าของค่าตัวต้านทาน $ R_ {1} $ เพื่อสร้างการสั่นอย่างต่อเนื่องที่เอาต์พุตของ Wien bridge oscillator