Oscilatorski krugovi proizvode periodične signale na izlazu. Oni mogu pretvoriti bilo koji DC signal u AC signal s različitim frekvencijama ovisno o njegovom sastavu. U ovom ćemo članku raspravljati o oscilatoru Wien mosta, njegovom principu rada zajedno s modificiranim verzijama i primjerima.
Oscilator Bečkog mosta
Oscilator Weinovog mosta je frekvencijski orijentirani oblik Wheatstoneovog mosta. U obliku mosta, dva kraka sadrže samo otpore, dok druga dva sadrže kombinacije otpora i kondenzatora. Jedan od krakova mostnog oscilatora sastoji se od serijskog RC kruga s drugim paralelnim RC krugom kao što je prikazano u nastavku:
Kombinacije dvaju krakova kondenzator-otpornik izgledaju kao visokopropusni i niskopropusni filtri kao što je prikazano na slici ispod:
Princip rada
Kada se primjenjuju niže frekvencije, serijski kondenzatori nude vrlo visoku reaktanciju budući da je reaktancija kondenzatora obrnuto proporcionalna frekvenciji kao što je navedeno:
Zbog vrlo velike reaktancije, kondenzator se ponaša kao otvoreni krug i stoga izlaz ostaje nula.
Kada se primijene više frekvencije, oba kondenzatora C1 i C2 nude nisku reaktanciju i djeluju poput kratkog spoja. U ovoj situaciji, ulazni signal slijedi kratko spojeni put od C1 & C2 da bi se vratio na napajanje. Izlazni napon iu ovom slučaju ostaje nula.
Međutim, možemo odabrati raspon srednje frekvencije između vrlo visoke i vrlo niske frekvencije, tako da se mogu izbjeći i uvjeti otvorenog kruga i kratkog spoja. Frekvencija srednje razine na kojoj se čini da je izlazni napon maksimalan poznata je kao rezonantna frekvencija.
Grafički prikaz
Na rezonantnoj frekvenciji, veličina izlaza jednaka je gotovo jednoj trećini ulaznog napona. Grafikon, kada se iscrta između izlaznog pojačanja i faznog pomaka, daje ilustraciju faznog napredovanja, faznog kašnjenja i točke rezonancije kao što je prikazano u nastavku:
Na niskim frekvencijama, fazni kut pokazuje +90 stupnjeva, što ukazuje na fazni pomak između ulaznih i izlaznih signala, dok na visokim frekvencijama, fazni kut postaje -90 stupnjeva, što ukazuje da će postojati fazno kašnjenje između ulaznih i izlaznih signala. Točka srednje frekvencije, fr označava rezonantne frekvencije gdje su dva signala u fazi jedan s drugim.
Na niskim frekvencijama, fazni kut pokazuje +90 stupnjeva, što ukazuje na fazni pomak između ulaznih i izlaznih signala, dok na visokim frekvencijama, fazni kut postaje -90 stupnjeva, što ukazuje da će postojati fazno kašnjenje između ulaznih i izlaznih signala. Točka srednje frekvencije, fr označava rezonantne frekvencije gdje su dva signala u fazi jedan s drugim.
Izraz frekvencije oscilatora
Rezonantna frekvencija izračunava se u nastavku:
Za rezonantnu frekvenciju; R1=R2=R & C1=C2=C:
Weinov oscilator s op-pojačalom
Weinovi mostni oscilatori također mogu integrirati op-pojačala u svoj krug. Priključci op-pojačala spojeni su na dvije točke oscilatora Wein mosta kao što je prikazano u nastavku:
Jedino ograničenje ove konfiguracije je ograničenje viših frekvencija. Weinovi mostni oscilatori temeljeni na op-pojačalima trebali bi raditi ispod 1 MHz. To je zbog činjenice da su Weinovi mostovi niskofrekventni oscilatori između 20Hz i 20kHz.
Primjer
Razmotrite otpornik od 20 kΩ i varijabilni kondenzator od 10 nf do 2000 nf u oscilatorskom krugu Weinovog mosta. Odrediti maksimalnu i minimalnu vrijednost frekvencija osciliranja.
Frekvencija oscilacija je dana sa:
Za najnižu frekvenciju, fmin;
Za najveću frekvenciju, fmax:
Zaključak
Weinov oscilator mosta kombinacija je visokopropusnih i niskopropusnih filterskih mreža. Radi na rezonantnoj frekvenciji gdje se čini da je izlazni napon maksimalan. Iznad i ispod ove frekvencije održava se nulti izlaz.