Rangkaian osilator pergeseran fasa

Kami sebelumnya telah membuat tutorial lengkap dan rinci tentang Phase Shift Oscillator. Di sini kita akan melihat implementasi praktis osilator pergeseran fasa. Dalam proyek ini, kami membuat rangkaian osilator pergeseran fasa pada papan tempat memotong roti dan menguji keluarannya menggunakan osiloskop.

Apa itu Phase Shift dan Phase Shift?

Fase adalah periode siklus penuh dari gelombang sinusoidal dalam referensi 360 derajat. Siklus lengkap didefinisikan sebagai interval yang diperlukan agar bentuk gelombang mengembalikan nilai awal yang berubah-ubah. Fase dilambangkan sebagai posisi runcing pada siklus bentuk gelombang ini. Jika kita melihat gelombang sinusoidal kita akan dengan mudah mengidentifikasi fasanya.

Pada gambar di atas, siklus gelombang lengkap ditampilkan. Titik awal gelombang sinusoidal adalah fase 0 derajat dan jika kita mengidentifikasi setiap puncak positif dan negatif serta 0 titik maka didapatkan fase 90, 180, 270, 360 derajat. Jadi, ketika sinyal sinusoidal memulai perjalanannya selain referensi 0 derajat, kami menyebutnya pergeseran fase yang membedakan dari referensi 0 derajat.

Jika kita melihat gambar berikutnya, kita akan mengidentifikasi bagaimana gelombang sinusoidal bergeser fasa terlihat sama…

Pada gambar ini disajikan dua gelombang sinyal sinusoidal AC, gelombang Sinusoidal Hijau yang pertama memiliki fasa 360 derajat tetapi yang berwarna merah merupakan replika dari sinyal pertama, yaitu fasa 90 derajat yang bergeser keluar dari fasa sinyal hijau.

Pergeseran fase ini dapat dilakukan dengan menggunakan jaringan RC sederhana.

Konstruksi dan Sirkuit

Osilator pergeseran fasa menghasilkan gelombang sinus. Osilator pergeseran fasa sederhana adalah osilator RC yang memberikan pergeseran fasa kurang dari atau sama dengan 60 derajat.

Gambar di atas menunjukkan jaringan RC pergeseran fasa kutub tunggal atau rangkaian tangga yang menggeser fase sinyal input sama dengan atau kurang dari 60 derajat.

Jika kita cascade di sana jaringan RC, kita akan mendapatkan pergeseran fasa 180 derajat.

Sekarang untuk membuat osilasi dan keluaran gelombang sinus kita membutuhkan komponen aktif, baik Transistor maupun Op-amp dalam konfigurasi pembalik, dan kita perlu memberi umpan balik keluaran komponen tersebut ke masukan melalui jaringan RC tiga kutub. Ini akan menghasilkan pergeseran fasa 360 derajat pada keluaran dan menghasilkan gelombang sinus.

Dalam tutorial ini, kita akan menggunakan Transistor sebagai elemen aktif dan menghasilkan gelombang Sinus melaluinya.

Prasyarat

Untuk membangun sirkuit kita membutuhkan hal-hal berikut-

1. Breadboard

2. 3 buah kapasitor keramik.1uF

3. 3 buah resistor 680R

4. resistor 2.2k 1 pc

5. resistor 10k 1 pc

6. Resistor 100R 1 buah

7. Resistor 68k 1 pc

8. Kapasitor 100uF 1 pc

9. BC549 Transistor

10. Catu daya 9V

Skema dan Bekerja

Pada gambar di atas, skema untuk Phase Shift Oscillator ditampilkan. Kami menyediakan output sebagai input jaringan RC yang lagi-lagi disediakan di seluruh basis transistor. Jaringan RC menyediakan pergeseran fasa yang diperlukan di jalur umpan balik yang lagi-lagi diubah oleh transistor. Frekuensi Osilator RC dapat dihitung menggunakan persamaan ini-

F adalah Frekuensi osilasi, R dan C adalah resistansi dan kapasitansi, dan N adalah singkatan dari Jumlah tahapan pergeseran fasa RC yang digunakan. Ini rumus ini hanya berlaku jika jaringan pergeseran fasa menggunakan yang sama Perlawanan dan kapasitansi nilai, yang berarti R1 = R2 dan C1 = C2 = C3. Osilator Pergeseran Fasa dapat dibuat sebagai osilator pergeseran fasa variabel yang dapat menghasilkan berbagai frekuensi tergantung pada nilai yang telah ditentukan sebelumnya. Ini dapat dilakukan dengan mudah hanya dengan mengganti kapasitor tetap C1, C2, dan C3 dengan kapasitor variabel tiga gang. Nilai resistor harus diperbaiki dalam kasus seperti itu.

Pada skema di atas, R4 dan R5 membentuk pembagi tegangan yang memberikan tegangan bias ke transistor BC549. The R6 digunakan untuk membatasi arus kolektor dan R7 digunakan untuk stabilitas termal dari BC549 Transistor selama operasi. C4 sangat penting karena ini adalah kapasitor by-pass emitor dari BC549.

BC549 adalah Transistor Silikon Epitaxial NPN. Pada gambar di atas, paket TO-92 ditampilkan. Pin pertama (1) adalah kolektor, 2 adalah Base dan 3 adalah pin Emitter. Ini banyak digunakan dalam tujuan switching dan amplifikasi. BC549 berasal dari segmen yang sama dengan 547, 548 dll. BC549 adalah versi low noise. Kami menggunakan ini untuk komponen aktif osilator pergeseran fasa kami yang akan memperkuat dan memberikan pergeseran fasa tambahan ke sinyal.

Kami telah membangun sirkuit di papan tempat memotong roti.

Output dari Rangkaian Osilator Pergeseran Fase

Kami menghubungkan Osiloskop di output untuk melihat gelombang sinus. Pada gambar di bawah ini kita akan melihat koneksi probe Oscilloscope kita.

Kami menghubungkan dua probe Osiloskop, Kuning satu di keluaran akhir dan satu Merah di jaringan RC kedua. The channel kuning dari Oscilloscope akan memberikan hasil output akhir dan saluran Merah akan memberikan output di tahap kedua RC filter. Dengan membandingkan dua keluaran, kita akan memahami dengan jelas perbedaan antara kedua fase gelombang sinus. Kami menyalakan sirkuit dari unit catu daya bangku 9V.

Ini adalah hasil akhir dari Osiloskop.

Hasil akhir yang kami ambil dari Osiloskop ditunjukkan pada gambar di atas. The Yellow gelombang sinus hampir dalam fase sedangkan sinyal merah, ditangkap dari 2 ^nd tahap RC Jaringan keluar dari fase. Kita bisa melihat bentuk gelombang yang ditangkap terus menerus pada video di bawah ini:

Outputnya cukup stabil dan gangguan noise lebih rendah. Video Lengkap dapat ditemukan di akhir proyek ini.

Batasan Rangkaian Osilator Pergeseran Fase

Karena kami menggunakan BJT untuk osilator pergeseran fasa, ada batasan tertentu yang terkait dengan BJT. Osilasi stabil pada frekuensi rendah, jika kita meningkatkan frekuensi osilasi akan menjenuhkan dan keluaran akan terdistorsi. Selain itu, amplitudo gelombang keluaran juga tidak begitu sempurna, sehingga diperlukan rangkaian tambahan untuk menstabilkan amplitudo rangkaian gelombang tersebut.

Efek pembebanan yang merugikan juga merupakan masalah pada tahap jaringan RC. Karena efek pembebanan, impedansi masukan kutub kedua mengubah sifat resistansi dari filter kutub pertama sebelumnya. Filter tambahan yang mengalir memperburuk efek ini. Selain itu, karena alasan ini, sulit untuk menghitung frekuensi osilasi menggunakan metode rumus standar.

Penggunaan Rangkaian Osilator Pergeseran Fase

Kegunaan utama osilator pergeseran fasa adalah untuk membuat gelombang sinus pada keluarannya. Jadi, dimanapun pembangkitan gelombang sinus murni dibutuhkan, osilator pergeseran fasa digunakan. Selain itu, untuk tujuan perpindahan fasa dari sinyal tertentu, osilator pergeseran fasa memberikan kontrol yang signifikan atas proses perpindahan. Kegunaan lain dari osilator pergeseran fasa adalah:

1. Dalam osilator audio
2. Inverter Gelombang Sinus
3. Sintesis Suara
4. Unit GPS
5. Alat-alat musik.

Jika Anda ingin mempelajari lebih lanjut tentang Phase Shift Oscillator, ikuti tautannya.