ใน อิเล็กทรอนิกส์และการสื่อสาร แอปพลิเคชันสัญญาณที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติเรียกว่าคลื่นไซน์ มีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จำนวนมากที่ใช้รูปคลื่นไซน์เช่นวิทยุเป็นต้นโดยปกติแล้วอุปกรณ์ไฟฟ้าจะสร้างรูปคลื่นไซน์ ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังมีการใช้เครื่องกำเนิดคลื่นไซน์บ่อยในบางแอปพลิเคชันเช่นอินเวอร์เตอร์ไฟฟ้า DC / AC ดังนั้นบทความนี้จะกล่าวถึงภาพรวมของเครื่องกำเนิดคลื่นไซน์คืออะไรและสร้างคลื่นไซน์โดยใช้ไฟล์ เครื่องขยายเสียงในการทำงาน . มีหลายวิธีในการสร้างคลื่นไซน์โดยใช้ออสซิลเลเตอร์ที่แตกต่างกันเช่นสะพานเวียน, การกะระยะ, คริสตัล Colpitts, คลื่นสี่เหลี่ยม, เครื่องกำเนิดฟังก์ชัน ฯลฯ
เครื่องกำเนิดคลื่นไซน์คืออะไร?
คำจำกัดความ: วงจรที่ใช้สร้างคลื่นไซน์เรียกว่าคลื่นไซน์ เครื่องกำเนิดไฟฟ้า . นี่คือรูปคลื่นชนิดหนึ่งที่ปรากฏจากปลั๊กไฟในบ้าน รูปคลื่นนี้สามารถสังเกตได้ใน ไฟฟ้ากระแสสลับ เช่นเดียวกับที่ใช้ในอะคูสติก เราทราบดีว่ามีรูปคลื่นประเภทต่างๆที่สร้างขึ้นโดยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่แตกต่างกัน ดังนั้นรูปคลื่นแต่ละรูปแบบจึงสร้างเสียงที่แตกต่างกัน คลื่นไซน์เป็นสัญญาณชนิดหนึ่งที่ใช้ในอะคูสติก ในการออกแบบวงจรกำเนิดคลื่นไซน์จำเป็นต้องมีส่วนประกอบหลายประเภทเช่นวงจรรวมตัวต้านทานตัวเก็บประจุทรานซิสเตอร์เป็นต้น
เครื่องกำเนิดคลื่นไซน์
หลักการทำงาน
นี่เป็นเครื่องมือที่โดดเด่นในการสร้างคลื่นไซน์โดยใช้ตัวขับคลื่นหรือลำโพง ช่วงความถี่ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้านี้จะอยู่ในช่วง 1Hz ถึง 800 Hz และจะเปลี่ยนแอมพลิจูดของคลื่นไซน์ นักเรียนสามารถสังเกตเห็นธรรมชาติของควอนตัมสำหรับแบบจำลองคลื่นนิ่งเมื่อเครื่องกำเนิดคลื่นไซน์กระโดดจากความถี่เรโซแนนซ์หนึ่งไปยังความถี่อื่น เครื่องกำเนิดไฟฟ้านี้มีหน่วยความจำในตัวที่อนุญาตให้ค้นหาความถี่ล่าสุดและความถี่หลักสำหรับการสำรวจเพิ่มเติม
คุณสมบัติ
คุณสมบัติของเครื่องกำเนิดคลื่นไซน์มีดังต่อไปนี้
- ปรับความถี่เอาต์พุตโดยใช้ลูกบิดเช่น Fine & Coarse
- แรงดันสัญญาณคลื่นไซน์สามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการปรับแอมพลิจูด
- มีคุณสมบัติเช่นการสแกนอัจฉริยะที่ช่วยให้ปุ่มปรับเปลี่ยนความถี่ได้อย่างง่ายดายเมื่อหมุนอย่างต่อเนื่อง
- ในอุปกรณ์เครื่องกำเนิดไฟฟ้านี้กล่องพลาสติกส่วนใหญ่ประกอบด้วยแคลมป์แกนด้านหลังและฐานยางทำมุมสำหรับตัวเลือกของการติดตั้งแบบไดนามิก
- ใช้แคลมป์ในตัวเพื่อวางเครื่องกำเนิดไฟฟ้านี้ไว้บนแกนมาตรฐาน
- ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้านี้ความถี่สามารถแสดงแบบดิจิทัลด้วยความละเอียด 0.1 Hz โดยใช้ LED สีแดง
- เครื่องกำเนิดไฟฟ้านี้เก็บความถี่ที่เพิ่มขึ้นและจะหมุนในช่วงความถี่โดยใช้การเติบโตที่เป็นที่ยอมรับเพื่อความสะดวกที่ปรับเปลี่ยนได้
เครื่องกำเนิดคลื่นไซน์โดยใช้ Op-Amp
วงจรกำเนิดคลื่นไซน์โดยใช้ op-amp แสดงอยู่ด้านล่าง สัญญาณคลื่นสัญญาณถูกใช้ร่วมกับความถี่โดยพลการใช้ในการออกแบบวงจรที่แตกต่างกัน วงจรต่อไปนี้สามารถออกแบบให้มีออปแอมป์คู่ตัวต้านทานและตัวเก็บประจุ รูปต่อไปนี้แสดงแผนผังของเครื่องกำเนิดคลื่นไซน์
วงจรต่อไปนี้สร้างคลื่นไซน์โดยสร้างคลื่นสี่เหลี่ยมก่อนด้วยความถี่ที่จำเป็นโดยใช้เครื่องขยายเสียง A1 การเชื่อมต่อของแอมพลิฟายเออร์นี้สามารถทำได้เช่นออสซิลเลเตอร์แบบ Astable และความถี่ของสิ่งนี้สามารถกำหนดได้ผ่านตัวต้านทาน R1 และตัวเก็บประจุ C1 สองขั้ว หจก โดยใช้เครื่องขยายเสียง A2 จะกรองเอาท์พุทของสัญญาณคลื่นสี่เหลี่ยมจากเครื่องขยายเสียง A1 ความถี่ตัดตัวกรองนี้เทียบเท่ากับความถี่ของคลื่นสี่เหลี่ยมจากเครื่องขยายเสียง A1
สัญญาณคลื่นสี่เหลี่ยมประกอบด้วยความถี่พื้นฐานและฮาร์มอนิกที่ผิดปกติของความถี่พื้นฐาน ความถี่ฮาร์มอนิกส่วนใหญ่ลบออกโดย LPF และความถี่พื้นฐานยังคงอยู่ที่ o / p ของเครื่องขยายเสียง A2 ส่วนประกอบความถี่พื้นฐานของสัญญาณคลื่นสี่เหลี่ยมคือ 1.27 เท่าของแอมพลิจูดสูงสุดของสัญญาณคลื่นสี่เหลี่ยม เอาต์พุตของคลื่นไซน์แอมพลิจูดจะอยู่ที่ประมาณ 87% ของสัญญาณคลื่นสี่เหลี่ยม
จุดสูงสุดของคลื่นนี้จะขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าของเครื่องขยายเสียงรวมทั้งสภาพการแกว่ง o / p ของเครื่องขยายเสียง นอกจากนี้จุดสูงสุดของคลื่นไซน์ & สแควร์จะเปลี่ยนแทร็กภายในแรงดันไฟฟ้าของเครื่องขยายเสียง ในวงจรนี้ความถี่จะถูกระบุพร้อมกับค่าที่คำนวณได้ของ C1, C2, R1, C3, R4 & R5 ที่นี่ค่าตัวต้านทานคือ 1K โอห์มและต้องจับคู่ค่านี้เพื่อช่วยในการลดข้อผิดพลาดระหว่างการทำงานของความถี่จริงเมื่อเทียบกับการทำงานของความถี่ที่คำนวณได้
สมการต่อไปนี้ใช้สำหรับการเลือกส่วนประกอบ ความถี่คลื่นไซน์ที่จำเป็นคือ 'F' สามารถเลือกค่าตัวเก็บประจุ C1 แบบสุ่มได้ ค่าอื่น ๆ ของส่วนประกอบจะถูกคำนวณดังต่อไปนี้
C2 = C1
C3 = 2C1
R1 = 1 / 2F / 0.693 * C1
R6 = R5
R5 = 1 / 8.8856 * F * C1
วิธีสร้าง Sine Wave ใน Arduino
ด้วยวิธีการสังเคราะห์แบบดิจิทัลสามารถสร้างคลื่นไซน์โดยใช้ไฟล์ Arduino อย่างถูกต้อง ในวิธีนี้ไม่มีข้อกำหนดสำหรับฮาร์ดแวร์เพิ่มเติม ช่วงความถี่ 0 - 16 KHz ที่นี่ความผิดเพี้ยนน้อยกว่า 1% สำหรับความถี่สูงถึง 3KHz ดังนั้นวิธีนี้จึงไม่เพียง แต่เป็นประโยชน์สำหรับการสร้างเสียงและดนตรีในการทดสอบหรืออุปกรณ์การวัด นอกจากนี้ยังใช้วิธี DDS ในการสื่อสารโทรคมนาคม เช่น FSK และ PSK
ในการใช้วิธีการสังเคราะห์โดยตรงแบบดิจิทัลภายในซอฟต์แวร์เราต้องใช้องค์ประกอบสี่ส่วนเช่นตัวสะสมและคำที่ปรับแต่งซึ่งเป็นตัวแปรจำนวนเต็มที่มีความยาวสองตัวแปรตัวแปลงดิจิตอล - อนาล็อกสามารถจัดเตรียมผ่านหน่วย PWM CLK อ้างอิงได้มาจากตัวจับเวลาฮาร์ดแวร์ภายในภายใน ATmega . สามารถเพิ่มคำที่ปรับแต่งลงในตัวสะสมได้ MSB ของตัวสะสมสามารถใช้เป็นที่อยู่ของตารางคลื่นไซน์ได้ทุกที่ที่มีการสร้างค่าที่ดึงออกมาเป็นค่าอะนาล็อกผ่านหน่วย PWM กระบวนการทั้งหมดนี้สามารถหมุนเวียนตามกำหนดเวลาผ่านขั้นตอนการขัดจังหวะที่ทำงานเป็นนาฬิกาอ้างอิง
เครื่องกำเนิดคลื่นไซน์ DAC
การสร้างคลื่นไซน์คุณภาพสูงทำได้ยาก แต่การใช้วิธี DAC แบบไม่เป็นเชิงเส้นจะใช้เพื่อสร้างคลื่นไซน์คุณภาพสูง
นอกจากนี้ด้วยการใช้เทคนิค DAC-ADC ต้นทุนต่ำทั้งสองอย่าง ADC & DAC ข้อมูลเชิงเส้นจะได้รับอย่างแม่นยำผ่านการตี 1 ครั้งต่อรหัส ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะรวมข้อมูลของ DAC linearity เข้ากับอินพุตของรหัส DAC ซึ่งจะหยุดความไม่เชิงเส้นของ DAC ที่ o / p เพื่อให้ได้ความบริสุทธิ์สูง
วิธีนี้ได้รับการพิสูจน์ตัวตนผ่านผลการจำลองแบบกว้างซึ่งยืนยันความถูกต้องและความแข็งแรงเทียบกับโครงสร้างความละเอียดที่แตกต่างกันมิฉะนั้นการแสดง ADC / DAC ดังนั้นคลื่นไซน์คุณภาพสูงนี้จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในแอปพลิเคชั่นต่างๆเนื่องจากต้นทุนน้อยกว่าและติดตั้งง่าย เช่นกันข้อมูลเชิงเส้นของ ADC & DAC ได้มาอย่างแม่นยำร่วมกันโดยไม่ต้องใช้เครื่องมือวัดความแม่นยำใด ๆ
ดังนั้นทั้งหมดนี้เป็นข้อมูลเกี่ยวกับ ภาพรวมของเครื่องกำเนิดคลื่นไซน์ หลักการทำงานวงจรและการทำงาน นี่คือคำถามสำหรับคุณวิธีสร้างคลื่นไซน์ใน Matlab
