PART11발진회로(Oscillation Circuit)

실험 2 :윈브리지 발진기 (Wien Bridge Oscillator)

이론

넓은 범위의 주파수발진과 낮은 왜곡레벨이 요구될 때에는 그림 11-4의 윈브리지 발진기를 사용한다. 이 회로는 실험실의 정현파발생기에 쓰이며, 보통 5Hz~500kHz 주파수 범위를 갖는다. 그림 11-3에서 두 개의 커패시터는 주파수를 가변하는데 사용된다. 여기서 저항과 커패시터는 동일한 값들이고, C1과 C2사이의 점선은 가변커패시터 C1과 C2가 서로 연동됨을 가리킨다.(즉 C1과 C2는 한 개의 조정손잡이에 의해 두 개가 동시에 조절될 수 있도록 기계적으로 연결되어 있다). 또한 필요한 이득을 얻기 위해서 연산증폭기가 주로 사용되어진다.

이 회로의 기본동작은 궤환신호의 위상변이가 영(zero)이 되는 주파수가 단 한 개라는 사실에 있으며, 이 현상은 증폭기의 입력에 가장 큰 진폭으로 궤환되는 주파수에서 발생한다. 직렬 R1 - C1회로에 궤환되는 아주 낮은 주파수에 대해서는 C1이 개방회로가 되므로 V_in이 아주 작게 된다. 궤환신호 주파수의 증가와 더불어 V_in은 점차 증가하다가 분로커패시터 C2가 단락회로가 되면 Vin이 첨두값을 가지게 되며, 이 값은 V_out이 V_in과 0 위상변이가 되는 주파수에서만 발생함을 알 수 있다. 그러므로 만일 증폭기가 2단의 CE종속이나 연산증폭기와 같이 비반전이면 단일 주파수에서 바크하우젠 조건이 만족되어 안정된 발진이 얻어진다.

직렬/병렬 RC회로의 R과 C가 동일한 값을 가질 때, 최대 궤환신호와 0위상변이 주파수(발진 주파수)는 다음 식으로 나타낸다.

실험 과정

1. M-11의 회로-2에서 R₁, R₂는 최대(100kΩ)fh 하고, 램프를 연결(2g-2f 연결)하여 그림 11-5(a) 회로를 구성한다.

2. R₁과 R₂를 가변하면서 출력단의 최소, 최대 주파수를 측정하여 표 11-2에 기록한다. 그리고 무의출력주파수와 무의출력전압(rms)을 해당란에 기록하고 최소 주파수를 계산하여 기록한다.

3. M-11의 회로-2에서 Lamp 대신 R₄를 연결(2d-2c 연결)하여 그림 11-5(b) 회로와 같이 구성하고, 과정 2를 반복하여 표 11-2 해당란에 측정값과 최소 주파수를 기록한다.

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