실험 2 : 윈브리지 발진기 (Wien Bridge Oscillator)

【 이론 】


넓은 범위의 주파수발진과 낮은 왜곡레벨이 요구될 때에는 그림 10-3의 윈브리지 발진기를 사용한다. 이 회로는 실험실의 정현파발생기에 쓰이며, 보통 5Hz~500kHz 주파수 범위를 갖는다. 그림 10-3에서 두 개의 커패시터는 주파수를 가변하는데 사용된다. 여기서 저항과 커패시터는 동일한 값들이고,

C_1

 

rm C_2

 
사이의 점선은 가변커패시터

C_1

 

C_2

 
가 서로 연동됨을 가리킨다.(즉

C_1

 

C_2

 
는 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

R_1 - C_1

 
회로에 궤환되는 아주 낮은 주파수에 대해서는

C_1

 
이 개방회로가 되므로

v_"in"

 
이 아주 작게 된다. 궤환신호 주파수의 증가와 더불어

v_"in"

 
은 점차 증가하다가 분로커패시터

C_2

 
가 단락회로가 되면

v_"in"

 
이 첨두값을 가지게 되며, 이 값은

v_out

 

v_"in"

 
과 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.

 

f_o = 1 over {2 pi RC}