- Vierkante naar sinusomvormer met behulp van RC-netwerk
- Schakelschema vierkant naar sinusomvormer
- Werkingsprincipe van Square Wave Converter
- R- en C-waarden selecteren voor Square Wave Converter Circuit
- Ons vierkant naar sinusomvormercircuit testen
Blokgolf-naar-sinusomvormercircuit is een belangrijk analoog circuit dat vierkante golfvormen omzet in sinusgolfvormen. Het heeft een breed spectrum aan toepassingen in veel verschillende elektronische gebieden, zoals in wiskundige bewerkingen, akoestiek, audiotoepassingen, omvormers, stroombronnen, functiegenerator, enz.
In dit project zullen we bespreken hoe een blokgolf-naar-sinusomvormercircuit werkt en hoe het kan worden gebouwd met behulp van eenvoudige passieve elektronica. U kunt ook andere onderstaande golfvormgeneratorcircuits bekijken.
- Blokgolfgeneratorcircuit
- Circuit voor sinusgolfgenerator
- Triangle Wave Generator Circuit
- Circuit voor zaagtandgolfgenerator
Vierkante naar sinusomvormer met behulp van RC-netwerk
Een blokgolf naar sinusomvormer kan worden gebouwd met behulp van 6 passieve componenten, namelijk condensatoren en drie weerstanden. Met behulp van deze drie condensatoren en drie weerstanden kan een 3-traps RC-netwerk worden gebouwd dat een blokgolf als ingang en sinusgolf als uitgang neemt. Een eenvoudig eentraps RC-netwerkcircuit wordt hieronder getoond.
In het bovenstaande circuit wordt een enkeltraps RC-filter getoond waarbij een enkele weerstand en een enkele condensator worden gebruikt. Het bovenstaande circuit is vrij eenvoudig. De condensator wordt opgeladen afhankelijk van de status van de blokgolf. Als de blokgolf in de ingang zich in een hoge positie bevindt, wordt de condensator opgeladen en als de blokgolf in een lage positie staat, wordt de condensator ontladen.
Een variërende signaalgolf zoals een blokgolf heeft een frequentie, afhankelijk van deze frequentie verandert de output van de circuits. Vanwege dit gedrag van het circuit wordt het RC-filter een RC-integratorcircuit genoemd. Een RC-integratorcircuit verandert de signaaluitvoer afhankelijk van de frequentie en kan de blokgolf veranderen in een driehoekige golf of driehoekige golf in een sinusgolf.
Schakelschema vierkant naar sinusomvormer
In deze tutorial gebruiken we deze RC-integratorcircuits (RC-filternetwerken) om blokgolf om te zetten in sinusgolf. Het volledige schakelschema van de omvormer wordt hieronder gegeven en zoals u kunt zien, heeft het slechts zeer weinig passieve componenten.
Het circuit bestaat uit drie fasen van RC-filtercircuits. Elke trap heeft zijn eigen conversie-betekenis, laten we de werking van elke trap begrijpen en hoe deze bijdraagt aan het omzetten van blokgolf naar sinusgolf door naar de golfvormsimulatie te kijken
Werkingsprincipe van Square Wave Converter
Om te weten hoe de blokgolf naar sinusomvormer werkt, moet men begrijpen wat er in elke RC-filtertrap gebeurt.
Eerste fase:
In de eerste RC-netwerktrap heeft het een weerstand in serie en een condensator parallel. De output is beschikbaar over de condensator. De condensator wordt opgeladen via de weerstand in serie. Maar aangezien de condensator een frequentie-afhankelijke component is, kost het tijd om op te laden. Deze oplaadsnelheid kan echter worden bepaald door de RC-tijdconstante van het filter. Door het laden en ontladen van de condensator, en aangezien de output van de condensator komt, is de golfvorm sterk afhankelijk van de laadspanning van de condensator. De condensatorspanning tijdens de oplaadtijd kan worden bepaald door de onderstaande formule-
V C = V (1 - e - (t / RC))
En de ontladingsspanning kan worden bepaald door -
V C = V (e - (t / RC))
Daarom is uit de bovenstaande twee formules de RC-tijdconstante een belangrijke factor om te bepalen hoeveel lading de condensator opslaat en hoeveel ontlading er wordt gedaan voor de condensator tijdens een RC-tijdconstante. Als we de waarde van de condensator selecteren als 0,1 uF en de weerstand als 100 k-ohm, zoals de onderstaande afbeelding, heeft deze een tijdconstante van 10 mili-seconden.
Als nu een constante blokgolf van 10 ms over dit RC-filter wordt geleverd, zal de uitgangsgolfvorm als volgt zijn vanwege het opladen en ontladen van de condensator in de RC-tijdconstante van 10 ms.
De golf is de parabolische exponentiële golfvorm.
Tweede podium:
Nu is de uitgang van de eerste RC-netwerktrap de ingang van de tweede RC-netwerktrap. Dit RC-netwerk neemt de parabolische exponentiële golfvorm en maakt er een driehoekige golfvorm van. Door hetzelfde RC-scenario voor constant laden en ontladen te gebruiken, bieden de RC-filters van de tweede trap een rechte stijgende helling wanneer de condensator wordt opgeladen en een rechte dalende helling wanneer de condensator wordt ontladen.
De output van deze trap is een ramp-output, een echte driehoekige golf.
Derde fase:
In deze derde RC-netwerktrap is de uitgang van het tweede RC-netwerk de ingang van de derde RC-netwerktrap. Het neemt de driehoekige hellingsgolf als input en verandert vervolgens de vormen van de driehoekige golven. Het zorgt voor een sinusgolf waarbij het bovenste en onderste deel van de driehoekige golf vloeiender worden waardoor ze gebogen worden. De output is redelijk dicht bij een sinusgolfoutput.
R- en C-waarden selecteren voor Square Wave Converter Circuit
De condensator- en weerstandswaarde is de belangrijkste parameter van deze schakeling. Omdat, zonder de juiste condensator- en weerstandswaarde, de RC-tijdconstante niet zal worden aangepast voor een bepaalde frequentie en de condensator niet genoeg tijd krijgt om op te laden of te ontladen. Dit resulteert in een vervormde output of zelfs bij een hoge frequentie zal de weerstand werken als enige weerstand en zou dezelfde golfvorm kunnen produceren als die werd gegeven over de input. De waarden van de condensator en de weerstand moeten dus correct worden gekozen.
Als de ingangsfrequentie kan worden gewijzigd, kan men een willekeurige condensator- en weerstandswaarde kiezen en de frequentie veranderen volgens de combinatie. Het is goed om voor alle filtertrappen dezelfde condensator- en weerstandswaarde te gebruiken.
Gebruik voor een snelle referentie bij lage frequenties een condensator met een hogere waarde en voor hoge frequenties een condensator met een lagere waarde. Als echter alle componenten R1, R2 en R3 dezelfde waarde hebben en alle condensatoren C1, C2, C3 dezelfde waarde hebben, kunnen de condensator en weerstand worden geselecteerd met behulp van de onderstaande formule:
f = 1 / (2π x R x C)
Waar F de frequentie is, R is de weerstandswaarde in Ohm, C is de capaciteit in Farad.
Het onderstaande schema is een drietraps RC-integratorcircuit dat eerder is beschreven. Het circuit gebruikt echter 4.7nF condensatoren en weerstanden van 1 kilo-ohm. Dit creëert een acceptabel frequentiebereik in het bereik van 33 kHz.
Ons vierkant naar sinusomvormercircuit testen
Het schema is gemaakt in een breadboard en een functiegenerator samen met een oscilloscoop wordt gebruikt om de uitgangsgolf te controleren. Als je geen functiegenerator hebt om de blokgolf te genereren, kun je je eigen blokgolfgenerator bouwen of zelfs een Arduino-golfvormgenerator die je kunt gebruiken voor alle golfvormgerelateerde projecten. Het circuit is heel eenvoudig en daarom is het gemakkelijk op het breadboard te bouwen, zoals je hieronder kunt zien.
Voor deze demonstratie gebruiken we een functiegenerator en zoals je kunt zien in de onderstaande afbeelding, is de functiegenerator ingesteld op de gewenste 33 kHz blokgolfuitgang.
De output kan worden bekeken op een oscilloscoop, een momentopname van de output van de scope wordt hieronder gegeven. De vierkante ingangsgolf wordt in gele kleur weergegeven en de uitgangssinusgolf in rode kleur.
Het circuit werkte zoals verwacht voor een ingangsfrequentie van 20 kHz tot 40 kHz, u kunt de onderstaande video raadplegen voor meer informatie over hoe het circuit werkt. Ik hoop dat je de tutorial leuk vond en iets nuttigs hebt geleerd. Als u vragen heeft, laat deze dan achter in het commentaargedeelte hieronder. Of u kunt onze forums ook gebruiken om andere technische vragen te stellen.