آر سی مرحلے کی شفٹ آسکیلیٹر

آسیلیٹر کیا ہے؟

ایک آکسیلیٹر ایک مکینیکل یا الیکٹرانک تعمیر ہے جو چند متغیرات کے لحاظ سے دوپلی پیدا کرتی ہے۔ ہم سب کے پاس ایسی ڈیوائسز ہیں جن کو آسکیلیٹروں کی ضرورت ہوتی ہے ، روایتی گھڑی جو ہم سب کے پاس اپنے گھر میں دیوار گھڑی یا کلائی گھڑی ، متعدد قسم کے دھات کے آلہ کاروں ، کمپیوٹروں میں جہاں مائکروکونٹرولر اور مائکرو پروسیسرز شامل ہوتے ہیں ، وہ ہر طرح کے آسکیلیٹر استعمال کرتے ہیں ، خاص طور پر الیکٹرانکس آسکیلیٹر جو وقتا فوقتا سگنل تیار کرتا ہے۔

آر سی آسیلیٹر اور مرحلہ:

جیسا کہ ہم آر سی آسکیلیٹر کے بارے میں تبادلہ خیال کرتے ہیں ، اور جیسا کہ اس کو مرحلہ شفٹ آسکیلیٹر بھی کہا جاتا ہے ہمیں مرحلہ کیا ہے اس کے بارے میں منصفانہ تفہیم کی ضرورت ہے ۔ یہ تصویر دیکھیں: -

اگر ہم مذکورہ بالا سینوسائڈیل لہر کو اس طرح دیکھتے ہیں تو ہم واضح طور پر دیکھیں گے کہ سگنل کا نقطہ آغاز مرحلے میں 0 ڈگری ہے ، اور اس کے بعد سگنل کا ہر چوٹی نقطہ مثبت سے 0 ہوتا ہے پھر ایک بار پھر منفی نقطہ ہوتا ہے پھر 0 بالترتیب 90 کی طرح اشارہ کرتا ہے ڈگری ، 180 ڈگری ، 270 ڈگری اور 360 ڈگری مرحلے کی پوزیشن میں۔

فیز ایک 360 ڈگری ریفرنس میں سائنوسائڈل لہر کا ایک مکمل سائیکل دور ہے۔

اب مزید تاخیر کے بغیر دیکھتے ہیں کہ فیز شفٹ کیا ہے؟

اگر ہم 0 ڈگری کے علاوہ سینوسائڈیل لہر شروع ہونے والے مقام کو منتقل کرتے ہیں تو مرحلہ منتقل ہوجاتا ہے۔ ہم اگلی تصویر میں فیز شفٹ کو سمجھیں گے۔

اس شبیہہ میں ، دو AC سائنوسائڈل سگنل کی لہر پیش کی گئی ہے ، پہلی گرین سائنوسائڈل لہر مرحلے میں 360 ڈگری ہے لیکن سرخ رنگ جو سب سے پہلے ، پڑھنے والے سگنل کی نقل ہے ، گرین سگنل کے مرحلے سے 90 ڈگری ہے ۔

آر سی اوکیلیٹر کا استعمال کرتے ہوئے ہم سینوسائڈیل سگنل کا مرحلہ منتقل کرسکتے ہیں۔

آر سی آسیلیٹر سرکٹ کا استعمال کرتے ہوئے فیز شفٹ:

آر سی کا مطلب ہے ریزسٹر اور کیپسیٹر ۔ ہم صرف ایک ریزسٹر اور ایک کیپسیٹر کی تشکیل کا استعمال کرتے ہوئے فیز شفٹ ریزسٹر-کپیسیٹر نیٹ ورک تشکیل دے سکتے ہیں۔

جیسا کہ ہائی پاس فلٹر ٹیوٹوریل میں دیکھا گیا ہے ، وہی سرکٹ یہاں لاگو ہوتا ہے۔ ایک عام آر سی مرحلے کی شفٹ آسکیلیٹر متوازی میں ایک ریزسٹر کے ساتھ ساتھ ایک سیریز میں ایک سندارتر کے ذریعہ تیار کیا جاسکتا ہے۔

یہ واحد قطب مرحلے شفٹ نیٹ ورک ہے ۔ سرکٹ غیر فعال ہائی پاس فلٹر جیسا ہی ہے۔ نظریاتی طور پر اگر ہم اس آر سی نیٹ ورک میں ان فیز سگنل لگاتے ہیں تو آؤٹ پٹ مرحلہ بالکل 90 ڈگری کی طرف منتقل ہوجائے گا. لیکن اگر ہم حقیقت میں اس کی آزمائش کرتے ہیں اور فیز شفٹ کو چیک کرتے ہیں تو ہم 60 ڈگری سے 90 ڈگری مرحلے میں شفٹ حاصل کرتے ہیں۔ اس کا انحصار فریکوئینسی اور ان اجزاء رواداری پر ہے جو حقیقت میں منفی اثر ڈالتے ہیں۔ چونکہ ہم سب جانتے ہیں کہ کوئی بھی چیز کامل نہیں ہے ، لہذا حقیقت سے کہیں زیادہ حقیقت میں نام نہاد یا متوقع اقدار سے کچھ فرق ہونا چاہئے۔ درجہ حرارت اور دیگر بیرونی انحصاریں عین مطابق 90 ڈگری مرحلے کی شفٹ کے حصول میں مشکلات پیدا کرتی ہیں ، عام طور پر 45 ڈگری ہوتی ہے ، تعدد پر منحصر 60 ڈگری عام ہے اور 90 میں ڈگری حاصل کرنا بہت سے معاملات میں ایک مشکل کام ہے۔

جیسا کہ ہائی پاس سبق میں بحث کی گئی ہے ہم اسی سرکٹ کی تعمیر کریں گے اور اسی سرکٹ کے فیز شفٹ کے بارے میں تفتیش کریں گے۔

جزو قدروں کے ساتھ اس ہائی پاس فلٹر کا سرکٹ نیچے کی تصویر میں ہے: -

یہ وہ مثال ہے جو ہم پچھلے غیر فعال اعلی پاس فلٹر سبق میں استعمال کرتے ہیں۔ یہ 4.9 KHz بینڈوتھ تیار کرے گا۔ اگر ہم کارنر فریکونسی کی جانچ کرتے ہیں تو ہم آسیلیٹر کے آؤٹ پٹ پر فیز اینگل کی نشاندہی کریں گے۔

اب ہم دیکھ سکتے ہیں کہ مرحلے کی شفٹ 90 ڈگری سے شروع ہوئی ہے جو آر سی آسکیلیٹر نیٹ ورک کے ذریعہ زیادہ سے زیادہ فیز شفٹ ہے لیکن کونے فریکوینسی کے نقطہ پر فیز شفٹ 45 ڈگری ہے۔

اب اس حقیقت پر غور کریں کہ فیز شفٹ 90 ڈگری ہے یا اگر ہم کسی خاص طریقے کی طرح آسکیلیٹر سرکٹری تعمیر کا انتخاب کرتے ہیں جو 90 ڈگری فیز شفٹ پیدا کرے گا تو پھر سرکٹ سرحدی حدود میں خراب تعدد استحکام کے عنصر کی وجہ سے اپنی قوت مدافعت کھو دے گا۔ جیسا کہ ہم 90 ڈگری کے نقطہ پر تصور کرسکتے ہیں جہاں وکر ابھی 10 ہ ہرٹز یا لوئر سے 100 ہ ہرٹز تک شروع ہوا تھا قریب قریب فلیٹ ہے۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ اگر اجزاوی رواداری ، درجہ حرارت ، دیگر ناگزیر حالات کی وجہ سے آسکیلیٹر کی فریکوئنسی قدرے کم ہوگئی تو ، مرحلے میں تبدیلی نہیں بدلے گی۔ یہ ایک اچھا انتخاب نہیں ہے۔ لہذا ہم پر غور کرتے ہیں کہ 60 ڈگری یا 45 ڈگری واحد قطب آر سی نیٹ ورک آسکیلیٹر کے لئے قابل قبول مرحلہ شفٹ ہے ۔ فریکوئینسی استحکام میں بہتری آئے گی۔

متعدد آر سی فلٹرز کاکسیڈنگ:

جھڑپ کے تین آر سی فلٹرز:

اس حقیقت پر غور کرنے سے کہ ہم 90 ڈگری کے بجائے صرف 60 ڈگری فیز شفٹ حاصل نہیں کرسکتے ، ہم تین آر سی فلٹرز (اگر فیز شفٹ میں 60 ڈگری آر سی اوسیلیٹرس کے ذریعہ ہوسکتا ہے) کاسکیڈ کرسکتے ہیں یا سیریز میں چار فلٹرز کاسکیڈ کرکے (اگر فیز شفٹ ہے تو ہر RC oscillators کے ذریعہ 45 ڈگری) اور 180 ڈگری حاصل کریں۔

اس شبیہہ میں تین آر سی آسیلیٹرس جھلس گئے اور ہر بار 60 ڈگری فیز شفٹ شامل کی گئی اور آخر میں تیسرے مرحلے کے بعد ہمیں 180 ڈگری فیز شفٹ ملے گا۔

ہم اس سرکٹری کو نقالی سافٹ ویئر میں تعمیر کریں گے اور سرکٹری کی ان پٹ اور آؤٹ پٹ لہر کو دیکھیں گے۔

ویڈیو میں جانے سے پہلے 'سرکٹری کی شبیہہ دیکھتے ہیں اور آسیلوسکوپ کا کنکشن بھی دیکھیں گے۔

اوپری امیج میں ہم نے 100pF کیپسیسیٹر اور 330k ریزٹر قدر استعمال کی۔ آیسیلوسکوپ ان پٹ VSIN (A / پیلے رنگ چینل) کے اس پار ، پہلے قطب آؤٹ پٹ (B / بلیو چینل) ، 2 ^ND قطب آؤٹ پٹ

(C / Red چینل) اور تیسرے قطب (D / گرین چینل) کے اس پار حتمی آؤٹ پٹ سے جڑا ہوا ہے ۔

ہم ویڈیو میں نقالی دیکھیں گے اور پہلے قطب میں 60 ڈگری ، دوسرے قطب میں 120 ڈگری اور تیسرے قطب میں 180 ڈگری میں مرحلے میں تبدیلی دیکھیں گے۔ نیز سگنل کا طول و عرض قدم بہ قدم کم سے کم ہوجائے گا۔

1 ^سینٹ قطب طول و عرض> 2nd قطب طول و عرض> 3rd قطب طول و عرض ۔ زیادہ ہم آخری قطب کی طرف جاتے ہیں سگنل کے طول و عرض کی کمی میں کمی آرہی ہے۔

اب ہم نقلی ویڈیو دیکھیں گے: -

یہ واضح طور پر دکھایا گیا ہے کہ ہر قطب فعال طور پر مرحلے کی شفٹوں کو تبدیل کرتا ہے اور آخری آؤٹ پٹ پر اسے 180 ڈگری پر منتقل کردیا جاتا ہے۔

کاسکیڈ فور آر سی فلٹرز:

اگلی تصویر میں چار آر سی فیز شفٹ آسکیلیٹر ہر 45 ڈگری فیز شفٹ کے ساتھ استعمال ہوتا ہے ، جو آر سی نیٹ ورک کے اختتام پر 180 ڈگری فیز شفٹ تیار کرتا ہے ۔

ٹرانجسٹر کے ساتھ آر سی فیز شفٹ آسیلیٹر:

یہ سب کچھ غیر فعال عنصر یا RC oscillator کے اجزاء ہیں۔ ہمیں 180 ڈگری کی فیز شفٹ ملتی ہے۔ اگر ہم 360 ڈگری فیز شفٹ بنانا چاہتے ہیں تو پھر ایک فعال جزو درکار ہوتا ہے جو اضافی 180 ڈگری فیز شفٹ تیار کرتا ہے۔ یہ ٹرانجسٹر یا یمپلیفائر کے ذریعہ کیا جاتا ہے اور اضافی سپلائی وولٹیج کی ضرورت ہوتی ہے۔

اس تصویر میں NPN ٹرانجسٹر 180 ڈگری کی فیز شفٹ تیار کرنے کے لئے استعمال کیا جاتا ہے جبکہ C1R1 C2R2 C3R3 مرحلے میں تاخیر کا 60 ڈگری تیار کرے گا۔ لہذا اس کو جمع کرتے ہوئے 60 + 60 + 60 = 180 ڈگری مرحلے کی شفٹ دوسری طرف ٹرانجسٹر کے ذریعہ 180 ڈگری کا اضافہ کرکے 360 ڈگری مرحلے کی شفٹ تیار کی جاتی ہے۔ ہمیں C5 الیکٹرویلیٹک کیپسیٹر میں 360 ڈگری فیز شفٹ ملے گی ۔ اگر ہم اس ایک طریقہ کی فریکوئینسی تبدیل کرنا چاہتے ہیں تو ان تین قطبوں میں انفرادی طور پر انفرادی طور پر فکسڈ کیپسیٹرس کو ختم کرکے ایک متغیر پیش سیٹ کاپاکیٹر استعمال کریں۔

ایک تینوں قطب RC نیٹ ورک کا استعمال کرکے یمپلیفائر میں موجود توانائیاں بازیافت کرنے کے لئے ایک تاثرات کنکشن بنایا گیا ہے۔ مستحکم مثبت دوہری کاری اور سائنوسائڈل وولٹیج پیدا کرنے کے ل. یہ ضروری ہے۔

آراء کنکشن یا کنفیگریشن کی وجہ سے ، RC oscillator ایک فیڈ بیک ٹائپ آسکیلیٹر ہے ۔

1921 میں ، جرمن ماہر طبیعیات ہینرش جارج برکھاؤسن نے رائے لوپ میں مرحلے کی شفٹوں کے مابین تعلقات کے تعی.ن کے لئے "بارخاوسن کا معیار" متعارف کرایا۔ کسوٹی کے مطابق ، سرکٹ تب ہی اس وقت مقابل ہوگا جب رائے لوپ کے ارد گرد مرحلے کی شفٹ 360 ڈگری کے برابر یا ایک سے زیادہ ہے اور لوپ کا حصول ایک کے برابر ہے۔ اگر مطلوبہ تعدد پر فیز شفٹ درست ہے اور رائے لوپ 360 ڈگری گھاو پیدا کرتا ہے تو آؤٹ پٹ ایک سائن لہر ہوگی۔ آر سی فلٹر اس مقصد کو حاصل کرنے کے لئے کام کرتا ہے۔

آر سی آسیلیٹر کی تعدد:

ہم اس مساوات کا استعمال کرتے ہوئے چشم کی تعدد آسانی کے ساتھ طے کرسکتے ہیں: -

جہاں ،

R = مزاحمت (اوہمز)

C = Capacitance

N = RC نیٹ ورک کی تعداد / استعمال ہوگی

یہ فارمولہ ہائی پاس فلٹر سے متعلق ڈیزائن کے لئے استعمال کیا جاتا ہے ، ہم لو پاس فلٹر بھی استعمال کرسکتے ہیں اور فیز شفٹ منفی ہوگا۔ ایسی صورت میں اوپلی فارمولہ اوسکیلیٹر کی تعدد کے حساب سے کام نہیں کرے گا ، مختلف فارمولہ لاگو ہوگا۔

جہاں ،

R = مزاحمت (اوہمز)

C = Capacitance

N = RC نیٹ ورک کی تعداد / استعمال ہوگی

آپپی امپ کے ساتھ آر سی فیز شفٹ آسیلیٹر:

جیسا کہ ہم ٹرانجسٹر یعنی بی جے ٹی کا استعمال کرتے ہوئے آر سی فیز شفٹ آسکیلیٹر تعمیر کرسکتے ہیں ، ٹرانجسٹر کے ساتھ بھی دوسری حدود ہیں ۔

1. یہ کم تعدد کے لئے مستحکم ہے۔
2. صرف ایک بی جے ٹی کو آؤٹ پٹ لہر کی طول و عرض کا استعمال درست نہیں ہے ، لہذا طول موج کے مستحکم طول و عرض کے ل additional اضافی سرکٹری کی ضرورت ہوتی ہے۔
3. فریکوئینسی کی درستگی کامل نہیں ہے اور یہ شور شرابہ مداخلت سے محفوظ نہیں ہے۔
4. اڈور لوڈنگ اثر جھرنوں کی تشکیل کی وجہ سے دوسرے قطب کی ان پٹ رکاوٹ پہلے قطب کے فلٹر کی مزاحمتی خصوصیات کو تبدیل کرتی ہے۔ مزید فلٹرز نے صورتحال کو مزید خراب کرنے کی صورت میں مزید بہتر کردیا کیونکہ اس سے حساب والے مرحلے کی شفٹ آسکیلیٹر فریکوئنسی کی درستگی پر اثر پڑے گا۔

ریسٹر اور کپیسیٹر کے پار توجہ دینے کی وجہ سے ، ہر مرحلے میں ہونے والے نقصان میں اضافہ ہوا ہے اور کل نقصان ان پٹ سگنل کے 1/29 ^ویں کے قریب قریب نقصان ہے ۔

1/29 اوپر سرکٹ attenuates جیسا ^ویں ہم نقصان کی وصولی کے لئے کی ضرورت ہے.

یہ وقت ہے کہ آپ ایک Op-amp کے ساتھ بی جے ٹی کو تبدیل کریں ۔ ہم ان چار خرابیوں کو بھی بحال کرسکتے ہیں اور اگر ہم بی جے ٹی کی بجائے آپٹ امپ کا استعمال کرتے ہیں تو کنٹرول پر مزید ہیڈ روم حاصل کرسکتے ہیں۔ اعلی ان پٹ رکاوٹ کی وجہ سے بوجھ کو بھی موثر انداز میں کنٹرول کیا گیا کیونکہ اوپی ایم پی ان پٹ مائبادہ مجموعی لوڈنگ اثر کو فروغ دیتا ہے۔

اب مزید ترمیم کے بغیر آئیے ، بی جے ٹی کو ایک اوپ امپ سے تبدیل کریں اور دیکھیں کہ آپپی امپ کا استعمال کرتے ہوئے آر سی آسکیلیٹر کا سرکٹری یا اسکیمٹک کیا ہوگا۔

جیسا کہ ہم دیکھ سکتے ہیں ، جسٹ بی جے ٹی نے انورٹڈ اوپی امپ کی جگہ لی ہے۔ آپ کے تاثرات کا لوپ پہلے قطب آر سی آسکیلیٹر کے ساتھ جڑا ہوا ہے اور آپٹ امپ انورٹڈ ان پٹ پن کو کھلا سکتا ہے۔ اس الٹی فیڈ بیک کنکشن کی وجہ سے ، آپٹ امپ 180 ڈگری فیز شفٹ تیار کرے گی ۔ اضافی 180 ڈگری فیز شفٹ تین آر سی مراحل کے ذریعہ فراہم کی جائے گی۔ ہمیں او ایس سی آؤٹ آؤٹ کے نام سے منسوب اوپی ایم پی کے پہلے پن میں 360 ڈگری مرحلے کی شفٹ لہر کی مطلوبہ آؤٹ پٹ ملے گی ۔ R4 آپٹ امپ کے معاوضے کے لئے استعمال کیا جاتا ہے۔ ہم اعلی تعدد oscillated آؤٹ پٹ حاصل کرنے کے لئے سرکٹری کو موافقت کرسکتے ہیں لیکن آپسی امپ کی فریکوینسی رینج بینڈوتھ پر منحصر ہے۔

اس کے علاوہ، مطلوبہ نتائج حاصل کرنے کے لئے ہم کو حاصل کرنے کے لئے فائدہ رزسٹر R4 حساب کرنے کی ضرورت 29 ^ویں ہم 1/29 کے نقصان کے ساتھ تلافی کرنے کی ضرورت کے طور پر اختیاری محبان بھر گنا زیادہ طول و عرض ^ویں RC مراحل پار.

آئیے دیکھتے ہیں ، ہم اصلی اجزاء کی قیمت کے ساتھ ایک سرکٹ بنائیں گے اور دیکھیں گے کہ آر سی فیز شفٹ آسکیلیٹر کی مصنوعی پیداوار کیا ہوگی۔

ہم 10 ک اوہم رزسٹر اور 500 پی ایف کاپاکیسیٹر استعمال کریں گے اور دوئان کی تعدد کا تعین کریں گے۔ ہم گیس ریزسٹر کی قیمت کا بھی حساب لگائیں گے۔

N = 3 ، بطور 3 مراحل استعمال ہوں گے۔

R = 10000 ، جیسا کہ 10k اوہوں کو اوہس

C = 500 x 10 ^{-12 میں} تبدیل کیا گیا ہے کیونکہ کیپسیٹر کی قیمت 500pF ہے

آؤٹ پٹ 12995 ہرٹج ہے یا نسبتا قریبی قیمت 13 KHz ہے۔

چونکہ آپٹ امپ فائدہ حاصل کرنے کی ضرورت 29 ^ویں بار اس فارمولے کے ذریعہ حاصل شدہ مزاحم کار کی قیمت سے کی جاتی ہے۔

حاصل = R f / R 29 = R f / 10k R f = 290k

اس طرح آرسی اجزاء اور اوپی- amp کا استعمال کرتے ہوئے فیز شفٹ آسکیلیٹر تعمیر کیا جاتا ہے ۔

آر سی فیز شفٹ آسکیلیٹر کی ایپلی کیشنز میں یمپلیفائرز شامل ہیں جہاں آڈیو ٹرانسفارمر استعمال ہوتا ہے اور متناسب آڈیو سگنل کی ضرورت ہوتی ہے لیکن الٹی سگنل دستیاب نہیں ہوتا ہے ، یا اگر کسی بھی درخواست کے لئے اے سی سگنل کا ذریعہ درکار ہوتا ہے تو آر سی فلٹر استعمال ہوتا ہے۔ نیز ، سگنل جنریٹر یا فنکشن جنریٹر آر سی فیز شفٹ آسکیلیٹر کا استعمال کرتے ہیں۔