دروس ونظرية جسر فيينا

تنتج دوائر المذبذب إشارات دورية عند الخرج. يمكنهم تحويل أي إشارة DC إلى إشارة AC بترددات مختلفة اعتمادًا على تركيبتها. سنناقش مذبذب جسر فيينا ومبدأ عمله بالإضافة إلى الإصدارات المعدلة والأمثلة في هذه المقالة.

مذبذب جسر فيينا

مذبذب جسر وين هو الشكل الموجه نحو التردد لجسر ويتستون. في تشكيل الجسر، يحتوي ذراعان على مقاومات فقط، بينما يحتوي الذراعان الآخران على مجموعات مقاومة ومكثف. يتكون أحد أذرع مذبذب الجسر من دائرة RC متسلسلة مع دائرة RC أخرى متوازية كما هو موضح أدناه:

تبدو مجموعات المكثفات والمقاومات المكونة من ذراعين مثل مرشحات التمرير العالي والمنخفض كما هو محدد في الشكل أدناه:

مبدأ العمل

عند تطبيق ترددات منخفضة، توفر المكثفات المتوالية مفاعلة عالية جدًا نظرًا لأن مفاعلة المكثف تتناسب عكسيًا مع التردد كما هو موضح بواسطة:

بسبب المفاعلة العالية جدًا، يتصرف المكثف كدائرة مفتوحة، وبالتالي يظل الخرج صفرًا.

عند تطبيق ترددات أعلى، فإن كلا المكثفين C1 وC2 يقدمان مفاعلة منخفضة ويعملان كدائرة قصر. في هذه الحالة، تتبع إشارة الدخل مسار الدائرة القصيرة من C1 وC2 للعودة إلى مصدر الإمداد. يبقى جهد الخرج صفرًا في هذه الحالة أيضًا.

ومع ذلك، يمكننا اختيار نطاق التردد المتوسط ​​بين التردد العالي جدًا والتردد المنخفض جدًا، بحيث يمكن تجنب ظروف الدائرة المفتوحة والدائرة القصيرة. يُعرف التردد المتوسط ​​المستوى الذي يبدو عنده جهد الخرج عند الحد الأقصى بتردد الرنين.

التمثيل الرسومي

عند تردد الرنين، يساوي حجم الخرج ما يقرب من ثلث جهد الدخل. يوفر الرسم البياني، عند رسمه بين كسب الخرج وتحول الطور، توضيحًا لتقدم الطور، وتأخير الطور، ونقطة الرنين كما هو موضح أدناه:

عند الترددات المنخفضة، تظهر زاوية الطور +90 درجة، مما يشير إلى تقدم الطور بين إشارات الإدخال والإخراج بينما عند الترددات العالية، تصبح زاوية الطور -90 درجة مما يشير إلى أنه سيكون هناك تأخير طور بين إشارات الإدخال والإخراج. تشير نقطة التردد المتوسط ​​fr إلى ترددات الرنين حيث تكون إشارتان في الطور مع بعضهما البعض.

عند الترددات المنخفضة، تظهر زاوية الطور +90 درجة، مما يشير إلى تقدم الطور بين إشارات الإدخال والإخراج بينما عند الترددات العالية، تصبح زاوية الطور -90 درجة مما يشير إلى أنه سيكون هناك تأخير طور بين إشارات الإدخال والإخراج. تشير نقطة التردد المتوسط ​​fr إلى ترددات الرنين حيث تكون إشارتان في الطور مع بعضهما البعض.

التعبير تردد المذبذب

يتم حساب تردد الرنين أدناه:

لتردد الرنين. R1=R2=R & C1=C2=C:

مذبذب جسر وين مع Op-Amp

يمكن لمذبذبات جسر Wein أيضًا دمج المضخمات التشغيلية في دائرتها. يتم توصيل أطراف المضخم التشغيلي بنقطتي مذبذب جسر Wein كما هو موضح أدناه:

القيد الوحيد لهذا التكوين هو محدودية الترددات العالية. ينبغي تشغيل مذبذبات جسر Wein المعتمدة على المضخم التشغيلي بتردد أقل من 1 ميجاهرتز. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن جسور وين عبارة عن مذبذبات منخفضة التردد بين 20 هرتز إلى 20 كيلو هرتز.

مثال

خذ بعين الاعتبار مقاومة بقيمة 20kΩ ومكثف متغير من 10nf إلى 2000nf في دائرة مذبذب جسر Wein. تقييم القيم القصوى والدنيا لترددات التذبذب.

يتم تحديد تردد التذبذبات بواسطة:

لأدنى تردد fmin؛

لأعلى تردد fmax:

خاتمة

مذبذب جسر Wein عبارة عن مزيج من شبكات مرشح الترددات العالية والمنخفضة. إنه يعمل بتردد الرنين حيث يبدو أن جهد الخرج هو الحد الأقصى. فوق وتحت هذا التردد، يتم الحفاظ على خرج صفر.