- Square to Sine Wave Converter ved hjelp av RC Network
- Square to Sine Wave Converter Circuit Diagram
- Arbeidsprinsipp for Square Wave Converter
- Velge R- og C-verdier for Square Wave Converter Circuit
- Testing av vår Square to Sine Wave Converter Circuit
Square wave to Sine wave converter circuit er en viktig analog krets som konverterer firkantbølgeformer til sinusbølgeformer. Den har et bredt spekter av applikasjoner innen mange forskjellige områder av elektronikk, for eksempel innen matematiske operasjoner, akustikk, lydapplikasjon, omformere, strømkilde, funksjonsgenerator, etc.
I dette prosjektet vil vi diskutere hvordan en firkantbølge-til-sinus-omformerkrets fungerer og hvordan den kan bygges ved hjelp av enkel passiv elektronikk. Du kan også sjekke ut andre kretser for bølgeformgeneratorer som er oppført nedenfor.
- Square Wave Generator Circuit
- Sine Wave Generator Circuit
- Triangle Wave Generator Circuit
- Sawtooth Wave Generator Circuit
Square to Sine Wave Converter ved hjelp av RC Network
En firkantbølge til sinusbølgeomformer kan bygges ved hjelp av 6 passive komponenter, nemlig kondensatorer og tre motstander. Ved hjelp av disse tre kondensatorene og tre motstander kan det bygges et 3-trinns RC-nettverk som tar en firkantbølge som inngang og sinusbølgen som utgang. En enkel en-trinns RC-nettverkskrets er vist nedenfor.
I den ovennevnte kretsen vises et enkelt-trinns RC-filter der det brukes en enkelt motstand og en enkelt kondensator. Ovennevnte krets er ganske enkel. Kondensatoren blir ladet avhengig av statusen til firkantbølgen. Hvis firkantbølgen i inngangen er i høy posisjon, blir kondensatoren ladet, og hvis firkantbølgen er i lav posisjon, blir kondensatoren utladet.
En varierende signalbølge som en firkantbølge har en frekvens, avhengig av denne frekvensen blir kretsens utgang endret. På grunn av denne oppførselen til kretsen kalles RC-filteret en RC-integratorkrets. En RC-integratorkrets endrer signalutgangen avhengig av frekvensen og kan endre kvadratbølgen til en trekantet bølge eller trekantet bølge til en sinusbølge.
Square to Sine Wave Converter Circuit Diagram
I denne opplæringen bruker vi disse RC-integratorkretsene (RC-filternettverk) for å konvertere firkantbølge til sinusbølge. Det komplette omformerkretsdiagrammet er gitt nedenfor, og som du ser, har det bare veldig få passive komponenter.
Kretsen består av tre trinn med RC-filterkretser. Hvert trinn har sin egen konverteringsbetydning, la oss forstå funksjonen til hvert trinn og hvordan det bidrar til å konvertere firkantbølge til sinusbølge ved å se på bølgeformsimuleringen
Arbeidsprinsipp for Square Wave Converter
For å vite hvordan kvadratbølgen til sinusbølgekonverteren fungerer, må man forstå hva som skjer i hvert RC-filtertrinn.
Første etappe:
I det første RC-nettverkstrinnet har den en motstand i serie og kondensator parallelt. Utgangen er tilgjengelig på tvers av kondensatoren. Kondensatoren blir ladet opp via motstanden i serie. Men ettersom kondensatoren er en frekvensavhengig komponent, tar det tid å lade. Denne ladningshastigheten kan imidlertid bestemmes av filterets RC-tidskonstant. Ved lading og utlading av kondensatoren, og siden utgangen kommer fra kondensatoren, er bølgeformen veldig avhengig av kondensatorens ladningsspenning. Den kondensatorspenning under ladetiden kan bestemmes av den under formel-
V C = V (1 - e - (t / RC))
Og utladningsspenning kan bestemmes av–
V C = V (e - (t / RC))
Derfor, fra de to ovennevnte formlene, er RC-tidskonstanten en viktig faktor for å bestemme hvor mye ladning kondensatoren lagrer, samt hvor mye utladning som gjøres for kondensatoren i løpet av en RC-tidskonstant. Hvis vi velger verdien av kondensatoren som 0.1uF og motstanden som 100 k-ohm som bildet nedenfor, vil det ha en tidskonstant på 10 mili-sekunder.
Nå, hvis en 10ms av en konstant firkantbølge er gitt over dette RC-filteret, vil utgangsbølgeformen være slik på grunn av lading og utlading av kondensatoren i RC-tidskonstanten på 10ms.
Bølgen er den parabolske formede eksponensielle bølgeformen.
Andre etappe:
Nå er utgangen fra det første RC-nettverkstrinnet inngangen til det andre RC-nettverkstrinnet. Dette RC-nettverket tar den parabolske formede eksponensielle bølgeformen og gjør den til en trekantet bølgeform. Ved å bruke det samme RC-konstantladnings- og utladningsscenariet, gir RC-filtre i andre trinn en rett stigende stigning når kondensatoren blir ladet og en rett fallende stigning når kondensatoren blir utladet.
Resultatet av dette trinnet er rampeutgang, en skikkelig trekantet bølge.
Tredje trinn:
I dette tredje RC-nettverkstrinnet er utgangen fra det andre RC-nettverket inngangen til det tredje RC-nettverkstrinnet. Det tar den trekantede rampebølgen som inngang og endrer deretter formene på de trekantede bølgene. Det gir en sinusbølge der den øvre og nedre delen av den trekantede bølgen glatter ut og gjør dem buede. Utgangen er ganske nær en sinusbølgeutgang.
Velge R- og C-verdier for Square Wave Converter Circuit
Kondensatoren og motstandsverdien er den viktigste parameteren i denne kretsen. Fordi uten riktig kondensator og motstandsverdi, vil ikke RC-tidskonstanten bli matchet for en bestemt frekvens, og kondensatoren vil ikke få nok tid til å lade eller lade ut. Dette resulterer i en forvrengt utgang eller til og med ved høy frekvens, motstanden vil fungere som en eneste motstand og kan produsere den samme bølgeformen som den ble gitt over inngangen. Så må kondensator- og motstandsverdier velges riktig.
Hvis inngangsfrekvensen kan endres, kan man velge en tilfeldig kondensator og motstandsverdi og endre frekvensen i henhold til kombinasjonen. Det er bra å bruke samme kondensator og motstandsverdi for alle filtertrinn.
For en rask referanse, ved lave frekvenser, bruk en kondensator med høyere verdi, og velg en kondensator med lavere verdi for høye frekvenser. Imidlertid, hvis alle komponentene, R1, R2 og R3 har samme verdi og alle kondensatorene C1, C2, C3 er den samme verdien, kan kondensatoren og motstanden velges ved å bruke formelen nedenfor -
f = 1 / (2π x R x C)
Der F er frekvensen, R er motstandsverdien i Ohm, C er kapasitansen i Farad.
Nedenfor er skjematisk en tretrinns RC-integratorkrets som er beskrevet tidligere. Imidlertid bruker kretsen 4,7nF kondensatorer og 1 kilo ohm motstand. Dette skaper et akseptabelt frekvensområde i 33 kHz-området.
Testing av vår Square to Sine Wave Converter Circuit
Skjematisk er laget i et brødbord og en funksjonsgenerator sammen med et oscilloskop brukes til å kontrollere utgangsbølgen. Hvis du ikke har en funksjonsgenerator for å generere firkantbølgen, kan du enten bygge din egen firkantbølgenerator eller til og med en Arduino bølgeformgenerator som du kan bruke til alle bølgeformrelaterte prosjekter. Kretsen er veldig enkel, og den kan derfor enkelt bygges på brødplaten, som du kan se nedenfor.
For denne demonstrasjonen bruker vi en funksjonsgenerator, og som du kan se på bildet nedenfor, er funksjonsgeneratoren satt til ønsket 33 kHz firkantbølgeutgang.
Utdataene kan observeres i et oscilloskop, et øyeblikksbilde av utgangen fra omfanget er gitt nedenfor. Den firkantede inngangsbølgen vises i gul farge og utgangssinusbølgen vises i rød farge.
Kretsen fungerte som forventet for en inngangsfrekvens fra 20 kHz til 40 kHz, du kan se videoen nedenfor for mer informasjon om hvordan kretsen fungerer. Håper du likte opplæringen og lærte noe nyttig. Hvis du har spørsmål, kan du legge dem igjen i kommentarfeltet nedenfor. Eller du kan også bruke forumene våre til å legge ut andre tekniske spørsmål.