- Square to Sine Wave Converter menggunakan Rangkaian RC
- Diagram Litar Penukar Segi ke Gelombang Sine
- Prinsip Kerja Penukar Gelombang Persegi
- Memilih nilai R dan C untuk Litar Penukar Gelombang Persegi
- Menguji Litar Penukar Square to Sine Wave kami
Litar persegi ke litar penukar gelombang sinus adalah litar analog penting yang menukar bentuk gelombang persegi kepada bentuk gelombang sinus. Ini memiliki spektrum aplikasi yang luas di berbagai bidang elektronik, seperti dalam operasi matematik, akustik, aplikasi audio, penyongsang, sumber kuasa, penjana fungsi, dll.
Dalam projek ini, kita akan membincangkan bagaimana rangkaian gelombang penukar gelombang persegi ke sinus berfungsi dan bagaimana ia dapat dibina menggunakan elektronik pasif sederhana. Anda juga boleh melihat litar penjana bentuk gelombang lain yang disenaraikan di bawah.
- Litar Penjana Gelombang Persegi
- Litar Penjana Gelombang Sinus
- Litar Penjana Gelombang Segitiga
- Litar Penjana Gelombang Sawtooth
Square to Sine Wave Converter menggunakan Rangkaian RC
Penukar gelombang persegi ke sinus boleh dibina menggunakan 6 komponen pasif, iaitu kapasitor dan tiga perintang. Dengan menggunakan tiga kapasitor dan tiga perintang ini, rangkaian RC 3 tahap dapat dibangun yang mengambil gelombang persegi sebagai input dan gelombang sinus sebagai output. Litar rangkaian RC peringkat tunggal sederhana ditunjukkan di bawah.
Dalam litar di atas, penapis RC satu peringkat ditunjukkan di mana perintang tunggal dan kapasitor tunggal digunakan. Litar di atas cukup mudah. Kapasitor dikenakan bergantung pada status gelombang persegi. Sekiranya gelombang persegi di input berada dalam kedudukan tinggi, kapasitor akan dikenakan, dan jika gelombang persegi berada pada posisi rendah, kapasitor akan habis.
Gelombang isyarat yang berbeza-beza seperti gelombang persegi mempunyai frekuensi, bergantung pada frekuensi ini, output litar akan berubah. Oleh kerana tingkah laku litar ini, penapis RC dipanggil litar integrator RC. Litar integrator RC mengubah output isyarat bergantung pada frekuensi dan dapat mengubah gelombang persegi menjadi gelombang segitiga atau gelombang segitiga menjadi gelombang sinus.
Diagram Litar Penukar Segi ke Gelombang Sine
Dalam tutorial ini, kami menggunakan rangkaian integrator RC ini (rangkaian penapis RC) untuk menukar gelombang persegi menjadi gelombang sinus. Gambarajah litar penukar lengkap diberikan di bawah, dan seperti yang anda lihat, hanya terdapat sedikit komponen pasif.
Litar terdiri daripada tiga peringkat litar saringan RC. Setiap peringkat mempunyai kepentingan penukarannya sendiri, mari kita fahami cara kerja setiap tahap dan bagaimana ia menyumbang untuk menukar gelombang persegi menjadi gelombang sinus dengan melihat simulasi bentuk gelombang
Prinsip Kerja Penukar Gelombang Persegi
Untuk mengetahui bagaimana penukar gelombang persegi ke sinus berfungsi, seseorang perlu memahami apa yang berlaku di setiap peringkat penapis RC.
Peringkat pertama:
Pada peringkat rangkaian RC pertama, ia mempunyai perintang dalam siri dan kapasitor secara selari. Output tersedia di seluruh kapasitor. Kapasitor dikenakan melalui perintang secara bersiri. Tetapi, kerana kapasitor adalah komponen yang bergantung pada frekuensi, memerlukan masa untuk dicas. Walau bagaimanapun, kadar caj ini dapat ditentukan oleh pemalar masa RC penapis. Dengan pengisian dan pelepasan kapasitor, dan kerana outputnya berasal dari kapasitor, bentuk gelombang sangat bergantung pada voltan pengisian kapasitor. The kapasitor voltan semasa masa pertuduhan itu boleh ditentukan dengan di bawah formula-
V C = V (1 - e - (t / RC))
Dan voltan pelepasan dapat ditentukan oleh–
V C = V (e - (t / RC))
Oleh itu, dari dua formula di atas, pemalar masa RC adalah faktor penting untuk menentukan berapa banyak cas kapasitor yang disimpan dan berapa banyak pemakaian yang dilakukan untuk kapasitor semasa pemalar masa RC. Sekiranya kita memilih nilai kapasitor sebagai 0.1uF dan perintang sebagai 100 k-ohm seperti gambar di bawah, ia akan mempunyai pemalar masa 10 mil-saat.
Sekarang, jika gelombang kuasa tetap 10 ms disediakan di penapis RC ini, bentuk gelombang output akan menjadi seperti ini kerana pengisian dan pelepasan kapasitor dalam pemalar masa RC 10ms.
Gelombang adalah bentuk gelombang eksponensial berbentuk parabola.
Peringkat Kedua:
Sekarang output dari peringkat rangkaian RC pertama adalah input dari tahap rangkaian RC kedua. Rangkaian RC ini mengambil bentuk gelombang eksponensial berbentuk parabola dan menjadikannya bentuk gelombang segitiga. Dengan menggunakan senario pengisian dan pengosongan malar RC yang sama, penapis RC tahap kedua memberikan cerun menaik lurus ketika kapasitor dikenakan dan cerun menurun lurus ketika kapasitor habis.
Output tahap ini adalah output tanjakan, gelombang segitiga yang tepat.
Peringkat Ketiga:
Pada tahap rangkaian RC ketiga ini, output dari rangkaian RC kedua adalah input dari tahap rangkaian RC ketiga. Ia mengambil gelombang tanjakan segitiga sebagai input dan kemudian mengubah bentuk gelombang segitiga. Ia memberikan gelombang sinus di mana bahagian atas dan bawah gelombang segitiga melancarkan menjadikannya melengkung. Keluarannya cukup dekat dengan output gelombang sinus.
Memilih nilai R dan C untuk Litar Penukar Gelombang Persegi
Nilai kapasitor dan perintang adalah parameter terpenting dalam litar ini. Kerana, tanpa nilai kapasitor dan perintang yang tepat, pemalar masa RC tidak akan dipadankan untuk frekuensi tertentu dan kapasitor tidak akan mendapat cukup masa untuk mengecas atau melepaskan. Ini menghasilkan output yang terdistorsi atau bahkan pada frekuensi tinggi, perintang akan berfungsi sebagai satu-satunya perintang dan dapat menghasilkan bentuk gelombang yang sama seperti yang diberikan di seluruh input. Jadi, nilai kapasitor dan perintang mesti dipilih dengan betul.
Sekiranya frekuensi input dapat diubah, maka seseorang dapat memilih nilai kapasitor dan perintang secara rawak dan mengubah frekuensi mengikut kombinasi. Adalah baik untuk menggunakan nilai kapasitor dan perintang yang sama untuk semua peringkat penapis.
Untuk rujukan pantas, pada frekuensi rendah, gunakan kapasitor nilai yang lebih tinggi, dan untuk frekuensi tinggi, pilih kapasitor nilai yang lebih rendah. Walau bagaimanapun, jika semua komponen, R1, R2, dan R3 adalah nilai yang sama dan semua kapasitor C1, C2, C3 adalah nilai yang sama, kapasitor dan perintang boleh dipilih menggunakan formula di bawah-
f = 1 / (2π x R x C)
Di mana F adalah frekuensi, R adalah nilai rintangan dalam Ohms, C adalah kapasitansi di Farad.
Di bawah skema adalah litar integrator RC tiga peringkat yang dijelaskan sebelumnya. Walau bagaimanapun, litar menggunakan kapasitor 4.7nF dan perintang 1 kilo-ohm. Ini mewujudkan julat Frekuensi yang boleh diterima dalam julat 33 kHz.
Menguji Litar Penukar Square to Sine Wave kami
Skema dibuat di papan roti dan generator fungsi bersama dengan osiloskop digunakan untuk memeriksa gelombang output. Sekiranya anda tidak mempunyai penjana Fungsi untuk menghasilkan gelombang persegi, anda boleh membina penjana gelombang persegi anda sendiri atau bahkan Generator Arduino Waveform yang boleh anda gunakan untuk semua projek berkaitan bentuk gelombang. Litarnya sangat mudah dan dengan itu dibina dengan mudah di atas papan roti seperti yang anda lihat di bawah.
Untuk demonstrasi ini, kami menggunakan generator fungsi dan seperti yang anda lihat pada gambar di bawah, generator fungsi diatur ke output gelombang persegi 33 kHz yang diinginkan.
Output dapat dilihat pada osiloskop, gambaran hasil dari skop diberikan di bawah. Gelombang persegi input ditunjukkan dalam warna kuning dan gelombang sinus output ditunjukkan dalam warna merah.
Litar berfungsi seperti yang diharapkan untuk frekuensi input antara 20kHz hingga 40kHz, anda boleh merujuk video di bawah untuk keterangan lebih lanjut mengenai bagaimana rangkaian berfungsi. Semoga anda menikmati tutorial dan mempelajari sesuatu yang berguna. Sekiranya anda mempunyai sebarang pertanyaan, tinggalkan di bahagian komen di bawah. Atau anda juga boleh menggunakan forum kami untuk menghantar soalan teknikal yang lain.