وین پل آیسیلیٹر

اس ٹیوٹوریل میں ، ہم وین برج آسیلیٹر کے بارے میں جانیں گے جو ایک جرمن ماہر طبیعیات میکس وین نے تیار کیا تھا ۔ یہ اصل میں اہلیت کا حساب لگانے کے لئے تیار کیا گیا ہے جہاں مزاحمت اور تعدد معلوم ہوتا ہے۔ اس سے پہلے کہ وین برج آسیلیٹر کیا ہے اور اس کا استعمال کس طرح کیا جاتا ہے اس کی گہرائی سے گفتگو کرنے سے پہلے ، آئیے دیکھتے ہیں کہ آسکیلیٹر کیا ہے اور وین برج آسیلیٹر کیا ہے۔

وین برج آسیلیٹر:

جیسا کہ آر سی آسیلیٹر کے پچھلے سبق کی طرح ، فیز شفٹ تیار کرنے کے لئے ایک ریزسٹر اور کیپسیٹر کی ضرورت ہوتی ہے ، اور اگر ہم کسی امپلیفیر کو انورٹنگ اسپیچ میں مربوط کرتے ہیں اور ایک امپلیفائر اور آر سی نیٹ ورک کو آراء کے سلسلے سے مربوط کرتے ہیں تو یمپلیفائر کا آؤٹ پٹ پیدا ہوتا ہے سنسائڈیل ویوفارم ۔

ایک وین پل آسکیلیٹر میں دو آر سی نیٹ ورک ایک یمپلیفائر کے اس پار استعمال کیے جاتے ہیں اور ایک ڈبل سرکٹ تیار کرتے ہیں۔

لیکن ہمیں وین پل آسکیلیٹر کا انتخاب کیوں کرنا چاہئے ؟

مندرجہ ذیل نکات کی وجہ سے وین پل آسکلیٹر سائنوسائڈل لہر پیدا کرنے کے لئے دانشمندانہ انتخاب ہے۔

1. یہ مستحکم ہے۔
2. مسخ یا ٹی ایچ ڈی (کل ہارمونک مسخ) قابل کنٹرول حد کے تحت ہے۔
3. ہم تعدد کو بہت مؤثر طریقے سے تبدیل کر سکتے ہیں۔

جیسا کہ پہلے بتایا گیا ہے کہ وین برج دوپہر کے پاس دو اسٹیج آر سی نیٹ ورک ہیں ۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ اس میں دو نان پولر کیپسیٹرز اور ایک ہائی پاس اور لو پاس فلٹر تشکیل میں دو ریزسٹر ہیں ۔ ایک ریزٹر اور ایک کپیسیٹر سیریز میں دوسری طرف ایک کپیسیٹر اور ایک ریزٹر متوازی تشکیل میں۔ اگر ہم سرکٹ بناتے ہیں تو اسکی طرح کا منصوبہ اس طرح ہوگا: -

جیسا کہ واضح طور پر دیکھا گیا ہے کہ وہاں دو کیپسیٹر ہیں اور دو ریزسٹر استعمال کیے گئے ہیں۔ دونوں آر سی مرحلے جو ایک ساتھ منسلک ہائی پاس اور لو پاس فلٹر کے طور پر کام کرتے ہیں جو ایک بینڈ پاس فلٹر کی پیداوار ہے جو دو آرڈر مرحلوں کی تعدد انحصار جمع کرتی ہے۔ R1 اور R2 مزاحمت ایک جیسے ہیں اور C1 اور C2 سندی ایک جیسے ہیں۔

وین برج آسیلیٹر آؤٹ پٹ گین اور فیز شفٹ:

مذکورہ تصویر میں آر سی نیٹ ورک سرکٹ کے اندر جو کچھ ہوتا ہے وہ بہت دلچسپ ہے۔

جب کم تعدد کا اطلاق ہوتا ہے تو پہلے کیپسیٹر (سی 1) کا رد عمل کافی زیادہ ہوتا ہے اور ان پٹ سگنل کو روکتا ہے اور 0 آؤٹ پٹ پیدا کرنے کے لئے سرکٹ کے خلاف مزاحمت کرتا ہے ، دوسری طرف ، ایک ہی چیز دوسرے کیپسیٹر (سی 2) کے لئے مختلف انداز میں ہوتی ہے جو ہے متوازی حالت میں جڑا ہوا۔ سی 2 ری ایکٹینس بہت کم ہو گیا ہے اور سگنل کو نظرانداز کریں اور پھر 0 آؤٹ پٹ تیار کریں۔

لیکن درمیانے تعدد کی صورت میں جب C1 کا ری ایکٹنس زیادہ نہیں ہے اور C2 ری ایکٹینس کم نہیں ہے تو یہ سی 2 پوائنٹ میں آؤٹ پٹ دے گا۔ اس تعدد کو گونجنے والی فریکوینسی کہا جاتا ہے ۔

اگر ہم سرکٹری کے اندر گہرائی سے دیکھیں گے تو ہم دیکھیں گے کہ اگر گونج کی تعدد حاصل ہوجائے تو سرکٹ کا رد عمل اور سرکٹ کا مزاحمت برابر ہے۔

لہذا ، اس طرح کے معاملے میں دو اصول لاگو ہوتے ہیں جب ان پٹ میں گونج کی تعدد کے ذریعہ سرکٹ فراہم کیا جاتا ہے۔

A. ان پٹ اور آؤٹ پٹ کا فیز فرق 0 ڈگری کے برابر ہے۔

B. جیسا کہ 0 ڈگری میں ہے پیداوار زیادہ سے زیادہ ہوگی۔ لیکن کتنا؟ یہ ان پٹ سگنل کی شدت کا قریبی یا درست طور پر 1/3 ^rd ہے۔

اگر ہم سرکٹری کی پیداوار دیکھیں تو ہم ان نکات کو سمجھیں گے۔

آؤٹ پٹ بالکل وراثت کی طرح ہے جیسا کہ تصویر دکھا رہی ہے۔ 1 ہ ہرٹز سے کم فریکوئینسی پر پیداوار کم یا تقریبا 0 0 ہے اور گونج تعدد تک ان پٹ پر تعدد کے ساتھ بڑھتی ہے ، اور جب گونج کی فریکوینسی ہوتی ہے تو آؤٹ پٹ زیادہ سے زیادہ عروج پر ہوتا ہے اور تعدد میں اضافے کے ساتھ مسلسل کم ہوتا رہتا ہے۔ یہ اعلی تعدد میں 0 پیداوار پیدا کرتا ہے۔ تو یہ واضح طور پر ایک خاص تعدد حد سے گزر رہا ہے اور پیداوار پیدا کر رہا ہے۔ یہی وجہ ہے کہ اس سے پہلے تعدد انحصار متغیر بینڈ (فریکوئینسی بینڈ) پاس فلٹر کے طور پر بیان کیا گیا تھا۔ اگر ہم آؤٹ پٹ کے فیز شفٹ کو قریب سے دیکھیں تو ہم مناسب گونج تعدد پر آؤٹ پٹ میں 0 ڈگری فیز مارجن واضح طور پر دیکھیں گے۔

اس مرحلے کے آؤٹ پٹ وکر میں گونج فریکوئنسی میں مرحلہ بالکل 0 ڈگری ہے اور اس کی ابتدا 90 ڈگری سے کم ہوکر 0 ڈگری پر ہوتی ہے جب ان پٹ فریکوینسی میں اضافہ ہوتا ہے جب تک کہ گونج کی فریکوئنسی حاصل نہیں ہوتی ہے اور اس کے بعد مرحلہ کم ہوتا رہتا ہے - 90 ڈگری۔ دونوں صورتوں میں دو شرائط استعمال کی جاتی ہیں ، اگر یہ مرحلہ مثبت ہے تو اسے فیز ایڈوانس کہا جاتا ہے اور منفی صورت میں اسے فیز تاخیر کہا جاتا ہے ۔

ہم اس تخروپن ویڈیو میں فلٹر مرحلے کی پیداوار دیکھیں گے:

اس ویڈیو میں 4.7k کو R1 R2 دونوں میں R کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے اور 10nF کیپسیسیٹر C1 اور C2 دونوں کے لئے استعمال ہوتا ہے ۔ ہم نے مراحل میں سائنوسائڈل لہر کا اطلاق کیا اور آسیلوسکوپ میں ییلو چینل سرکٹری کا ان پٹ دکھا رہا ہے اور نیلی لائن سرکٹری کی پیداوار دکھا رہی ہے ۔ اگر ہم قریب سے دیکھیں تو آؤٹ پٹ طول و عرض ان پٹ سگنل کا 1 / 3rd ہے اور آؤٹ پٹ مرحلہ تقریبا اسی طرح ہوتا ہے جیسے پہلے سے بحث کیا گونج تعدد میں 0 ڈگری فیز شفٹ ۔

گونج فریکوئینسی اور وولٹیج آؤٹ پٹ:

اگر ہم غور کرتے ہیں کہ R1 = R2 = R یا ایک ہی مزاحم کو استعمال کیا گیا ہے ، اور کیپسیٹر C1 = C2 = C کے انتخاب کے لئے ایک جیسی گنجائش والی قیمت استعمال کی گئی ہے تو پھر گونج کی فریکوئنسی ہوگی

Fhz = 1 / 2πRC

R کا مطلب ہے ریزٹر اور سی کا مطلب ہے سندارتک یا سندتالی ، اور ایف ایچ زیڈ اگر گونج کی فریکوئنسی ہے۔

اگر ہم آر سی نیٹ ورک کے ووٹ کا حساب لگانا چاہتے ہیں تو ہمیں سرکٹ کو مختلف انداز میں دیکھنا چاہئے۔

یہ RC نیٹ ورک AC سگنل ان پٹ کے ساتھ کام کرتا ہے ۔ ڈی سی کے معاملے میں سرکٹری مزاحمت کا حساب لگانے کے بجائے AC کی صورت میں سرکٹری مزاحمت کا حساب لگانا قدرے مشکل ہے۔

آر سی نیٹ ورک رکاوٹ پیدا کرتا ہے جو اطلاق کے AC سگنل پر مزاحمت کا کام کرتا ہے۔ ایک وولٹیج ڈیوائڈر میں دو مزاحمت ہوتی ہیں ، ان RC مراحل میں دونوں مزاحمتیں پہلے فلٹر (C1 R1) مائبادا اور دوسرا فلٹر (R2 C2) مائبادہ ہے۔

چونکہ وہاں ایک سندارتر مربوط ہے یا تو سیریز میں یا متوازی ترتیب میں ہے تو پھر امپیڈینس فارمولا ہوگا: -

زیڈ مائبادا کی علامت ہے ، آر مزاحمت ہے اور ایکس سی کا استعمال کرتا ہے کپیسیٹر کا کیپسیٹو ری ایکٹینس۔

اسی فارمولے کا استعمال کرکے ہم پہلے مرحلے کے رکاوٹ کا حساب لگاسکتے ہیں۔

دوسرے مرحلے کی صورت میں ، فارمولہ متوازی مساوی مزاحم کار کا حساب لگانے جیسا ہی ہے ،

زیڈ مائبادا ہے ،

R مزاحمت ہے ،

X سندارتر ہے

اس فارمولے کے ذریعے سرکٹری کی حتمی رکاوٹ کا حساب لگایا جاسکتا ہے: -

ہم ایک عملی مثال کا حساب لگاسکتے ہیں اور ایسی صورت میں آؤٹ پٹ کو دیکھ سکتے ہیں۔

اگر ہم قیمت کا حساب لگائیں اور نتیجہ دیکھیں تو ہم دیکھیں گے کہ آؤٹ پٹ وولٹیج ان پٹ وولٹیج کا 1 / 3rd ہوگا۔

اگر ہم دو مرحلے کے RC فلٹر آؤٹ پٹ کو غیر انورٹنگ یمپلیفائر ان پٹ پن یا + ون پن میں مربوط کرتے ہیں ، اور اس نقصان کو بحال کرنے کے لئے فائدہ کو ایڈجسٹ کرتے ہیں تو آؤٹ پٹ سینوسائڈل لہر پیدا کرے گا۔ وہ وین پل جھماؤ ہے اور سرکٹری وین پل آسیلیٹر سرکٹ ہے۔

وین برج آسیلیٹر کا کام کرنا اور تعمیر کرنا:

مذکورہ شبیہہ میں ، آر سی فلٹر ایک اوپ امپ میں منسلک ہے جو ایک غیر الٹی ترتیب میں ہے ۔ R1 اور R2 فکسڈ ویلیو ریزٹر ہے جبکہ C1 اور C2 متغیر ٹرم کیپسیسیٹر ہے۔ ایک ہی وقت میں ان دونوں کیپسیٹرز کی قیمت کو مختلف کرکے ہم نچلی حد سے اوپری رینج تک مناسب دوچان حاصل کرسکتے ہیں۔ یہ بہت مفید ہے اگر ہم وین پل آسکلیٹر کو سائنوسائڈل لہر پیدا کرنے کے ل use استعمال کرتے ہوئے مختلف فریکوئنسی سے نیچے سے اوپر کی حد تک کو استعمال کرنا چاہتے ہیں۔ اور R3 اور R4 آپٹ امپ فیڈ بیک حاصل کرنے کے ل. استعمال ہوتے ہیں۔ آؤٹ پٹ گین یا ایمپلیفیکیشن ان دو قدر کے امتزاج پر انتہائی انحصار کرتا ہے۔ چونکہ دو RC مراحل آؤٹ پٹ وولٹیج کو 1 / 3rd پر چھوڑ دیتے ہیں اس کو واپس کرنا ضروری ہے۔ کم از کم 3x یا اس سے زیادہ 3x (4x ترجیحی) فائدہ حاصل کرنا بھی دانشمندانہ انتخاب ہے۔

ہم 1+ (R4 / R3) رشتہ استعمال کرکے حاصل کر سکتے ہیں ۔

اگر ہم پھر سے تصویر دیکھتے ہیں تو ہم دیکھ سکتے ہیں کہ آؤٹ پٹ سے آپریشنل امپلیفائر کی رائے کا راستہ براہ راست آر سی فلٹر ان پٹ مرحلے سے جڑا ہوا ہے۔ چونکہ دو مرحلے کے آر سی فلٹر میں گونج کی فریکوینسی ریجن میں 0 ڈگری فیز شفٹ کی پراپرٹی ہے ، اور آپٹ امپ مثبت اثر سے براہ راست منسلک ہے آئیے فرض کریں کہ یہ XV + ہے اور منفی رائے میں اسی وولٹیج کا اطلاق ہوتا ہے جو xV- ہے اسی 0 ڈگری کے ساتھ اوپیمپ دو ان پٹ میں فرق کرتے ہیں اور منفی آراء سگنل کو مسترد کرتے ہیں اور اسی وجہ سے جاری رہتا ہے کہ RC مراحل میں مربوط آؤٹ پٹ آپس-امپ سے الگ ہوجاتا ہے۔

اگر ہم ایک اعلی شرح استعمال کرتے ہیں تو ، اعلی تعدد آپٹ آؤٹ پٹ آؤٹ پٹ کی کثرت سے زیادہ سے زیادہ ہوسکتی ہے۔

اس سیکشن میں کچھ اعلی فریکوئینسی آپس امپیز ہیں اس کے

علاوہ ہمیں یاد رکھنا بھی ضروری ہے جیسا کہ ہم نے بوجھ کے اثر کے بارے میں تبادلہ خیال کیا ہے ، ہمیں بوجھ کے اثر کو کم کرنے اور یقینی بنانے کے ل the آر سی فلٹر سے زیادہ ان پٹ رکاوٹ کے ساتھ اوپ امپ کا انتخاب کرنا چاہئے۔ مناسب مستحکم دولن

• LM318A
• LT1192
• MAX477
• LT1226
• OPA838
• THS3491 جو 900 میگاہرٹج ہائی بیج آپشن ہے!
• ایل ٹی سی 6409 جو 10 گیگاہرٹج جی بی ڈبلیو تفاصیل آپٹ امپ ہے۔ اس کا ذکر کرنے کی ضرورت نہیں ہے کہ اس اعلی تعدد پیداوار کو حاصل کرنے کے لئے سرکٹری اور غیر معمولی طور پر اچھے آریف ڈیزائن حکمت عملی میں اضافے کی ضرورت ہے۔
• LTC160
• OPA365
• TSH22 صنعتی گریڈ آپٹیمپ۔

وین برج آسکیلیٹر کی عملی مثال:

آئیے ریسائسٹر اور کیپسیٹر ویلیو کا انتخاب کرکے عملی مثال کی قدر کا حساب لگائیں۔

اس شبیہہ میں ، RC oscillator کے لئے R1 اور R2 دونوں کے لئے ایک 4.7k ریزسٹر استعمال کیا گیا ہے ۔ اور استعمال کیا جاتا ہے ایک ٹرمر کیپسیسیٹر جس میں دو کھمبے ہیں 1-100nF پر مشتمل ہے C1 اور C2 ٹرمنگ صلاحیت ۔ 1nF ، 50nF اور 100nF کیلئے دوئم کے تعدد کا حساب لگانے دیں۔ نیز ہم آپریٹیمپ کے حصول کا حساب لگائیں گے جیسا کہ R3 100k کے طور پر منتخب کیا گیا ہے ، اور R4 300 کلو کے طور پر منتخب کیا گیا ہے ۔

جیسا کہ فریکوئنسی کا حساب کتاب کرنا آسان ہے

Fhz = 1 / 2πRC

سی کی قیمت 1nF ہے اور ریزٹر کے لئے 4.7k فریکوئنسی ہوگی

Fhz = 33،849 ہرٹج یا 33.85 KHz

سی کی قیمت 50nF ہے اور ریزٹر کے لئے 4.7k فریکوئنسی ہوگی

Fhz = 677Hz

C کی قدر 100nF ہے اور ریزٹر کے لئے 4.7k فریکوئنسی ہوگی

Fhz = 339Hz

لہذا ہم سب سے زیادہ تعدد 1nF کا استعمال کرتے ہوئے حاصل کرسکتے ہیں جو 33.85 Khz ہے اور ہم سب سے کم فریکوینسی جو 100nF کے ذریعے حاصل کرسکتے ہیں وہ 339Hz ہے۔

وپی- AMP کے نفع 1+ ہے (R4 / R3)

آر 4 = 300 ک

R3 = 100 ک

تو حاصل = 1+ (300k + 100k) = 4x

آپٹ امپ غیر الٹا "مثبت" پن میں ان پٹ کا 4x فوڈ تیار کرے گا۔

لہذا اس طرح استعمال کرکے ہم متغیر فریکوئنسی بینڈوتھ وین برج آسیلیٹر تیار کرسکتے ہیں۔

درخواستیں:

وین برج آسیلیٹر الیکٹرانکس کے شعبے میں وسیع پیمانے پر ایپلی کیشنز میں استعمال ہوتا ہے ، کپیسیٹر کی درست قیمت معلوم کرنے سے ، 0 ڈگری فیز مستحکم آسکیلیٹر سے متعلق سرکٹری پیدا کرنے کے لئے ، شور کی سطح کی وجہ سے یہ مختلف آڈیو گریڈ لیول کے لئے بھی دانشمندانہ انتخاب ہے۔ ایسی ایپلی کیشنز جہاں مستقل مزاج کی ضرورت ہوتی ہے۔