फेज शिफ्ट ऑसिलेटर्स: कार्य सिद्धांत, इसके मूल सिद्धांत, निर्माण, तथा इलेक्ट्रॉनिक सर्किट में उपयोग के विभिन्न तरीकों की गहन जानकारी।
फेज शिफ्ट ऑसिलेटर्स | कार्य सिद्धांत
फेज शिफ्ट ऑसिलेटर्स एक महत्वपूर्ण विद्युत उपकरण हैं जो इलेक्ट्रॉनिक्स और संचार के क्षेत्र में उपयोग होते हैं। ये ऑसिलेटर्स इस प्रकार के होते हैं कि ये एक स्थिर आवृत्ति पर स्व-समर्थित कम्पन (oscillations) उत्पन्न करते हैं।
इस प्रकार के ऑसिलेटर्स में एक फीडबैक नेटवर्क शामिल होता है जो एक निश्चित चरण अंतर (phase shift) बनाता है, और इसका उपयोग करके एक स्थिर आवृत्ति उत्पन्न की जाती है। फेज शिफ्ट ऑसिलेटर्स विशेष रूप से कम आवृत्तियों पर काम करते हैं और आमतौर पर ऑडियो फ्रीक्वेंसी पीढ़ी में उपयोग किये जाते हैं।
कार्य सिद्धांत
- फेज शिफ्ट ऑसिलेटर का कार्य सिद्धांत उस संतुलन पर होता है जिसे बार्कहाउजन मानदंड (Barkhausen criterion) कहा जाता है।
फेज शिफ्ट ऑसिलेटर के लिए मुख्य आवश्यकताएँ निम्नलिखित हैं:
- लूप गेन (Loop Gain) को एकता (unity) या अधिक होना चाहिए।
- फीडबैक सिग्नल की कुल फेज शिफ्ट 360° (या 0°) होनी चाहिए।
फेज शिफ्ट ऑसिलेटर साधारणतः तीन RC नेटवर्क (रीसिस्टर और कपेसिटर) का उपयोग करता है, जो 180° की कुल फेज शिफ्ट प्रदान करते हैं। इन नेटवर्क का उपयोग करके, यह फेज शिफ्ट बनाया जाता है।
यदि हम एक एकल RC नेटवर्क के लिए फेज शिफ्ट को देखे, तो
फेज शिफ्ट (ϕ) = -arctan(ωRC)
जहाँ ω = 2πf (कोणीय आवृत्ति)
कुल फेज शिफ्ट 180° (π रेडियन) बनाने के लिए, तीन RC नेटवर्क का उपयोग किया जाता है:
ϕ_total = 3 × (-arctan(ωRC))
फेज शिफ्ट ऑसिलेटर का कुल लूप गेन इस प्रकार होता है:
A × (β) ≥ 1
जहाँ A = एम्प्लिफायर का गेन, और β = फीडबैक नेटवर्क का गेन
उदाहरण
ट्रांज़िस्टर आधारित फेज शिफ्ट ऑसिलेटर डिजाइन को देखें:
- आर सी लो पास फिल्टर का उपयोग करके तीन चरण फेज शिफ्ट नेटवर्क बनाना।
- एक NPN ट्रांज़िस्टर को एम्प्लिफायर के रूप में उपयोग करना।
- फेज शिफ्ट नेटवर्क के माध्यम से आउटपुट सिग्नल को इनपुट पॉइंट पर वापस फीडबैक करना।
यह सुनिश्चित करने के लिए कि सर्किट सही ढंग से ऑसिलेशन करता है, एम्प्लिफायर का गेन उचित तरीके से समायोजित करना आवश्यक है:
A = \(\frac{29}{β}\)
जब इन शर्तों को पूरा किया जाता है, तो सर्किट स्टेबल साइन वेव उत्पन्न करता है।
अंत में, फेज शिफ्ट ऑसिलेटर्स डिजाइन में सरल और प्रभावी होते हैं और इसलिए इन्हें कई इलेक्ट्रॉनिक और संचार अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है। इन्हें समझना एम्प्लीफायर और फीडबैक सर्किट के सिद्धांतों की गहरी समझ पैदा करने में सहायक होता है।
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