Litar pengayun menghasilkan isyarat berkala pada output. Mereka boleh menukar mana-mana isyarat DC kepada isyarat AC dengan frekuensi yang berbeza bergantung pada komposisinya. Kami akan membincangkan pengayun jambatan Wien, prinsip kerjanya bersama-sama dengan versi dan contoh yang diubah suai dalam artikel ini.
Pengayun Jambatan Wien
Pengayun jambatan Wein ialah bentuk jambatan Wheatstone berorientasikan frekuensi. Dalam pembentukan jambatannya, dua lengan hanya mengandungi rintangan, manakala dua lagi mengandungi gabungan rintangan dan kapasitor. Salah satu lengan pengayun jambatan terdiri daripada litar RC bersiri dengan litar RC selari lain seperti ditunjukkan di bawah:
Kombinasi kapasitor-perintang dua lengan kelihatan seperti penapis laluan tinggi dan laluan rendah seperti yang dikenal pasti dalam rajah di bawah:
Prinsip Kerja
Apabila frekuensi yang lebih rendah digunakan, kapasitor siri menawarkan reaktans yang sangat tinggi kerana reaktans kapasitor adalah berkadar songsang dengan frekuensi seperti yang diberikan oleh:
Oleh kerana reaktans yang sangat tinggi, kapasitor bertindak sebagai litar terbuka dan oleh itu output kekal sifar.
Apabila frekuensi yang lebih tinggi digunakan, kedua-dua kapasitor C1 & C2 menawarkan reaktans rendah dan bertindak seperti litar pintas. Dalam keadaan ini, isyarat input mengikut laluan litar pintas dari C1 & C2 untuk kembali ke bekalan. Voltan keluaran kekal sifar dalam kes ini juga.
Walau bagaimanapun, kita boleh memilih julat frekuensi pertengahan di antara frekuensi sangat tinggi dan frekuensi sangat rendah, supaya keadaan litar terbuka dan litar pintas dapat dielakkan. Kekerapan tahap pertengahan di mana voltan keluaran kelihatan maksimum dikenali sebagai frekuensi resonans.
Perwakilan Grafik
Pada frekuensi resonans, magnitud keluaran sama dengan hampir satu pertiga daripada voltan masukan. Graf, apabila diplot antara perolehan keluaran dan anjakan fasa, memberikan ilustrasi kemajuan fasa, kelewatan fasa dan titik resonans seperti ditunjukkan di bawah:
Pada frekuensi rendah, sudut fasa menunjukkan +90 darjah, menunjukkan kemajuan fasa antara isyarat input dan output manakala pada frekuensi tinggi, sudut fasa menjadi -90 darjah menunjukkan akan berlaku kelewatan fasa antara isyarat input dan output. Titik frekuensi pertengahan, fr menunjukkan frekuensi resonans di mana dua isyarat berada dalam fasa antara satu sama lain.
Pada frekuensi rendah, sudut fasa menunjukkan +90 darjah, menunjukkan kemajuan fasa antara isyarat input dan output manakala pada frekuensi tinggi, sudut fasa menjadi -90 darjah menunjukkan akan berlaku kelewatan fasa antara isyarat input dan output. Titik frekuensi pertengahan, fr menunjukkan frekuensi resonans di mana dua isyarat berada dalam fasa antara satu sama lain.
Ungkapan Frekuensi Pengayun
Kekerapan resonans dikira di bawah:
Untuk frekuensi resonans; R1=R2=R & C1=C2=C:
Pengayun Jambatan Wein dengan Op-Amp
Pengayun jambatan Wein juga boleh menyepadukan op-amp dalam litar mereka. Terminal op-amp disambungkan ke dua titik pengayun jambatan Wein seperti ditunjukkan di bawah:
Satu-satunya had bagi konfigurasi ini ialah had frekuensi yang lebih tinggi. Pengayun jambatan Wein berasaskan op-amp hendaklah dikendalikan di bawah 1 MHz. Ini disebabkan oleh fakta bahawa jambatan Wein adalah pengayun frekuensi rendah antara 20Hz hingga 20kHz.
Contoh
Pertimbangkan perintang 20kΩ dan kapasitor berubah 10nf hingga 2000nf dalam litar pengayun jambatan Wein. Nilaikan nilai maksimum dan minimum bagi frekuensi ayunan.
Kekerapan ayunan diberikan oleh:
Untuk frekuensi terendah, fmin;
Untuk frekuensi tertinggi, fmax:
Kesimpulan
Pengayun jambatan Wein ialah gabungan rangkaian penapis laluan tinggi dan laluan rendah. Ia beroperasi pada frekuensi resonans di mana voltan keluaran kelihatan maksimum. Di atas dan di bawah frekuensi ini, keluaran sifar dikekalkan.