발진기 회로는 출력에서 주기적인 신호를 생성합니다. DC 신호를 구성에 따라 주파수가 다른 AC 신호로 변환할 수 있습니다. 이 기사에서는 Wien 브리지 발진기와 그 작동 원리를 수정된 버전 및 예제와 함께 논의하겠습니다.
비엔나 브리지 발진기
Wein 브리지 발진기는 Wheatstone 브리지의 주파수 지향 형태입니다. 브리지 형성 시 두 개의 암에는 저항만 포함되어 있고 다른 두 개에는 저항과 커패시터 조합이 포함되어 있습니다. 브리지 발진기의 암 중 하나는 아래와 같이 직렬 RC 회로와 또 다른 병렬 RC 회로로 구성됩니다.
두 암의 커패시터-저항 조합은 아래 그림에 표시된 대로 고역 통과 및 저역 통과 필터처럼 보입니다.
작동 원리
더 낮은 주파수가 적용되면 직렬 커패시터는 다음과 같이 커패시터의 리액턴스가 주파수에 반비례하므로 매우 높은 리액턴스를 제공합니다.
매우 높은 리액턴스로 인해 커패시터는 개방 회로로 동작하므로 출력은 0으로 유지됩니다.
더 높은 주파수가 적용되면 커패시터 C1과 C2 모두 낮은 리액턴스를 제공하고 단락 회로처럼 작동합니다. 이 상황에서 입력 신호는 C1 및 C2의 단락 경로를 따라 공급 장치로 돌아갑니다. 이 경우에도 출력 전압은 0으로 유지됩니다.
그러나 매우 높은 주파수와 매우 낮은 주파수 사이에서 중간 주파수 범위를 선택할 수 있으므로 개방 회로 조건과 단락 회로 조건을 모두 피할 수 있습니다. 출력 전압이 최대로 나타나는 중간 레벨 주파수를 공진 주파수라고 합니다.
그래픽 표현
공진 주파수에서 출력 크기는 입력 전압의 거의 1/3과 같습니다. 출력 게인과 위상 변이 사이에 그래프를 표시하면 아래와 같이 위상 전진, 위상 지연 및 공진 지점이 표시됩니다.
저주파에서 위상각은 +90도를 나타내며 이는 입력 신호와 출력 신호 사이의 위상 전진을 나타내는 반면, 고주파수에서는 위상 각이 -90도가 되어 입력 신호와 출력 신호 사이에 위상 지연이 있음을 나타냅니다. 중간 주파수 지점 fr은 두 신호가 서로 위상이 같은 공진 주파수를 나타냅니다.
저주파에서 위상각은 +90도를 나타내며 이는 입력 신호와 출력 신호 사이의 위상 전진을 나타내는 반면, 고주파수에서는 위상 각이 -90도가 되어 입력 신호와 출력 신호 사이에 위상 지연이 있음을 나타냅니다. 중간 주파수 지점 fr은 두 신호가 서로 위상이 같은 공진 주파수를 나타냅니다.
발진기 주파수 표현
공진 주파수는 아래와 같이 계산됩니다.
공진 주파수의 경우; R1=R2=R & C1=C2=C:
연산 증폭기가 포함된 Wein Bridge 발진기
Wein 브리지 발진기는 회로에 연산 증폭기를 통합할 수도 있습니다. 연산 증폭기 단자는 아래와 같이 Wein 브리지 발진기의 두 지점에 연결됩니다.
이 구성의 유일한 제한은 더 높은 주파수의 제한입니다. 연산 증폭기 기반 Wein 브리지 발진기는 1MHz 미만에서 작동해야 합니다. 이는 Wein 브리지가 20Hz~20kHz 사이의 저주파 발진기이기 때문입니다.
예
Wein 브리지 발진기 회로에서 20kΩ의 저항과 10nf ~ 2000nf의 가변 커패시터를 고려하십시오. 진동 주파수의 최대값과 최소값을 평가합니다.
진동 빈도는 다음과 같이 지정됩니다.
가장 낮은 주파수의 경우 fmin;
가장 높은 주파수의 경우 fmax:
결론
Wein 브리지 발진기는 고역 통과 필터 네트워크와 저역 통과 필터 네트워크의 조합입니다. 출력 전압이 최대로 나타나는 공진 주파수에서 작동합니다. 이 주파수 위와 아래에서는 출력이 0으로 유지됩니다.