Oscilátory s pásmovými filtrami

Oscilátory s Wienovým článkom.

Riadiacim štvorpólom určujúcim frekvenciu vytváraných kmitov je v týchto oscilátoroch pásmový priepust s Wienovým článkom. Pri návrhu zosilňovača v tomto oscilátore vychádzame z vlastností Wienovho článku, ktoré sú znázornené na obrázku vpravo. Ako vidno, prenosová charakteristika má maximum, kedy je prenos najväčší a rovný 1/3. Súčasne je celkový fázový posun článku rovný 0°. Tieto vlastnosti má Wienov článok pri svojej kritickej frekvencii f_o , ktorú vieme vypočítať zo vzťahu :

Na základe týchto vlastností volíme zosilňovací stupeň v oscilátore tak, aby boli splnené všeobecné podmienky kmitania. Teda napäťové zosilnenie A_u zosilňovača volíme : A_u > 3 a celkový fázový posun j_A zosilňovača volíme : j_A = + 2.k.p = + k.360° ( k = 0,1,2,...). Tieto požiadavky vieme zabezpečiť použitím dvojstupňového zosilňovača ( každý tranzistor otáča fázu o 180° ).

Jednoduché zapojenie oscilátora s Wienovým článkom je na nasledujúcom obrázku.

Ako z obrázka vidno, oscilátor sa skladá zo zosilňovača tvoreného tranzistormi T₁ a T₂. Tento zosilňovač má vo vetve kladnej spätnej väzby zapojený Wienov článok zložený z rezistorov ( potenciometrov ) R a kondenzátorov C. Elektrolytický kondenzátor C₁ má veľkú hodnotu ( jednotky mF ) a zabezpečuje jednosmerné oddelenie Wienovho článku od elektrickej zemi. Je to potrebné z dôvodu zachovania jednosmerných úrovní na báze tranzistora T₁. Zároveň má tento zosilňovač do vetvy zápornej spätnej väzby zapojený člen skladajúci sa z rezistora R₃ a žiarovky Ž, ktorým sa zabezpečuje stabilizácia amplitúdovej podmienky kmitania, teda aj stabilizácia amplitúdy výstupných kmitov. Podobne ako kondenzátor C₁ aj kondenzátor C₂ má veľkú hodnotu a zabezpečuje jednosmerné oddelenie žiarovky od obvodu emitora tranzistora T₁.

Wienov oscilátor má oproti oscilátoru s kaskádnym radením štvorpólov veľa výhod, ktoré ho predurčujú pre široké použitie najme v meracej technike. Tieto vlastnosti môžeme zhrnúť do niekoľkých bodov :

Wienov oscilátor je plynulo preladiteľný v širokom rozsahu, teoreticky cez niekoľko dekád. V praxi sa volí plynulá preladiteľnosť cez jednu dekádu. Zabezpečuje sa to buď dvojitým ( tandemovým ) potenciometrom alebo dvojitým otočným kondenzátorom.

Fázová charakteristika Wienovho článku v tzv. mostíkovom zapojení ( nakreslené vpravo na obrázku ), ktoré sa používa vo Wienových oscilátoroch, má v okolí kritickej frekvencie veľmi strmý priebeh, takže malé zmeny fázy spôsobia zanedbateľné zmeny frekvencie kmitov. Z toho vyplýva veľmi dobrá frekvenčná stabilita kmitov v tomto oscilátore.

Vďaka tomu, že Wienov článok je selektívny článok, je amplitúdová podmienka kmitania splnená len pre kritickú frekvenciu f_o. Z toho vyplýva veľmi malé tvarové skreslenie výstupného signálu oscilátora.

Ako už bolo povedané, Wienov oscilátor sa používa v meracej technike na výrobu oscilátorov s meniteľnou frekvenciou asi od 1 Hz až do 1 MHz, s extrémne malým tvarovým skreslením a veľmi dobrou stabilitou frekvenčnou ale aj amplitúdovou výstupného signálu.

Pre ilustráciu si uveďme zapojenie s operačným zosilňovačom. Pri použití OZ však vieme dosiahnuť frekvenčný rozsah len asi do 250 kHz z dôvodu zlých frekvenčných vlastností OZ.

!!! Použitie obsahu stránok alebo ich častí na "kvaziautorské" a komerčné účely je v rozpore s autorskými právami a je možné len so súhlasom autora !!!

Spracoval : Ing. Alexander Žatkovič Prípadné pripomienky alebo otázky zasielajte na adresu