- Convertisseur carré en onde sinusoïdale utilisant le réseau RC
- Schéma du circuit du convertisseur d'onde carrée à sinusoïdale
- Principe de fonctionnement du convertisseur d'onde carrée
- Sélection des valeurs R et C pour le circuit convertisseur à onde carrée
- Test de notre circuit convertisseur d'onde carrée en onde sinusoïdale
Le circuit convertisseur d' onde carrée en onde sinusoïdale est un circuit analogique important qui convertit les formes d'onde carrées en formes d'onde sinusoïdales. Il a un large spectre d'applications dans de nombreux domaines différents de l'électronique, tels que les opérations mathématiques, l'acoustique, les applications audio, les onduleurs, les sources d'alimentation, les générateurs de fonctions, etc.
Dans ce projet, nous discuterons du fonctionnement d'un circuit convertisseur d'onde carrée en onde sinusoïdale et de la manière dont il peut être construit à l'aide d'une simple électronique passive. Vous pouvez également consulter d'autres circuits de générateur de formes d'onde répertoriés ci-dessous.
- Circuit générateur d'onde carrée
- Circuit générateur d'onde sinusoïdale
- Circuit générateur d'ondes triangulaires
- Circuit générateur d'ondes en dents de scie
Convertisseur carré en onde sinusoïdale utilisant le réseau RC
Un convertisseur onde carrée en onde sinusoïdale peut être construit en utilisant 6 composants passifs, à savoir des condensateurs et trois résistances. En utilisant ces trois condensateurs et trois résistances, un réseau RC à 3 étages peut être construit qui prend une onde carrée comme entrée et une onde sinusoïdale comme sortie. Un simple circuit de réseau RC à un étage est illustré ci-dessous.
Dans le circuit ci-dessus, un filtre RC à un étage est montré où une seule résistance et un seul condensateur sont utilisés. Le circuit ci-dessus est assez simple. Le condensateur se charge en fonction de l'état de l'onde carrée. Si l'onde carrée de l'entrée est en position haute, le condensateur se chargera et si l'onde carrée est en position basse, le condensateur se décharge.
Une onde de signal variable telle qu'une onde carrée a une fréquence, en fonction de cette fréquence, la sortie des circuits est modifiée. En raison de ce comportement du circuit, le filtre RC est appelé circuit intégrateur RC. Un circuit intégrateur RC modifie la sortie du signal en fonction de la fréquence et pourrait changer l' onde carrée en une onde triangulaire ou une onde triangulaire en une onde sinusoïdale.
Schéma du circuit du convertisseur d'onde carrée à sinusoïdale
Dans ce tutoriel, nous utilisons ces circuits intégrateurs RC (réseaux de filtres RC) pour convertir une onde carrée en onde sinusoïdale. Le schéma complet du circuit du convertisseur est donné ci-dessous, et comme vous pouvez le voir, il ne comporte que très peu de composants passifs.
Le circuit se compose de trois étages de circuits de filtre RC. Chaque étage a sa propre signification de conversion, comprenons le fonctionnement de chaque étage et comment il contribue à convertir une onde carrée en onde sinusoïdale en regardant la simulation de forme d'onde
Principe de fonctionnement du convertisseur d'onde carrée
Pour savoir comment fonctionne le convertisseur d'onde carrée en onde sinusoïdale, il faut comprendre ce qui se passe dans chaque étage de filtre RC.
Première étape:
Dans le premier étage du réseau RC, il dispose d'une résistance en série et d'un condensateur en parallèle. La sortie est disponible à travers le condensateur. Le condensateur se charge via la résistance en série. Mais, comme le condensateur est un composant dépendant de la fréquence, sa charge prend du temps. Cependant, ce taux de charge peut être déterminé par la constante de temps RC du filtre. Par la charge et la décharge du condensateur, et puisque la sortie provient du condensateur, la forme d'onde dépend fortement de la tension de charge du condensateur. La tension du condensateur pendant le temps de charge peut être déterminée par la formule ci-dessous:
V C = V (1 - e - (t / RC))
Et la tension de décharge peut être déterminée par:
V C = V (e - (t / RC))
Par conséquent, à partir des deux formules ci-dessus, la constante de temps RC est un facteur important pour déterminer la charge que le condensateur stocke ainsi que la quantité de décharge effectuée pour le condensateur pendant une constante de temps RC. Si nous sélectionnons la valeur du condensateur comme 0,1 uF et la résistance comme 100 k-ohms comme l'image ci-dessous, il aura une constante de temps de 10 mili-secondes.
Maintenant, si une onde carrée constante de 10 ms est fournie à travers ce filtre RC, la forme d'onde de sortie sera comme celle-ci en raison de la charge et de la décharge du condensateur dans la constante de temps RC de 10 ms.
L'onde est la forme d'onde exponentielle de forme parabolique.
Deuxième étape:
Maintenant, la sortie du premier étage de réseau RC est l'entrée du deuxième étage de réseau RC. Ce réseau RC prend la forme d'onde exponentielle de forme parabolique et en fait une forme d'onde triangulaire. En utilisant le même scénario de charge et de décharge constantes RC, les filtres RC du deuxième étage fournissent une pente ascendante droite lorsque le condensateur se charge et une pente descendante droite lorsque le condensateur se décharge.
La sortie de cet étage est la sortie de rampe, une onde triangulaire appropriée.
Troisième étape:
Dans ce troisième étage de réseau RC, la sortie du deuxième réseau RC est l'entrée du troisième étage de réseau RC. Il prend l'onde triangulaire en rampe comme entrée et modifie ensuite les formes des ondes triangulaires. Il fournit une onde sinusoïdale où les parties supérieure et inférieure de l'onde triangulaire se lissent en les rendant incurvées. La sortie est assez proche d'une sortie sinusoïdale.
Sélection des valeurs R et C pour le circuit convertisseur à onde carrée
La valeur du condensateur et de la résistance est le paramètre le plus important de ce circuit. Parce que, sans le condensateur et la valeur de résistance appropriés, la constante de temps RC ne sera pas adaptée à une fréquence particulière et le condensateur n'aura pas assez de temps pour se charger ou se décharger. Il en résulte une sortie déformée ou même à haute fréquence, la résistance fonctionnera comme une seule résistance et pourrait produire la même forme d'onde que celle donnée à l'entrée. Ainsi, les valeurs des condensateurs et des résistances doivent être choisies correctement.
Si la fréquence d'entrée peut être modifiée, alors on peut choisir une valeur de condensateur et de résistance aléatoire et changer la fréquence en fonction de la combinaison. Il est bon d'utiliser la même valeur de condensateur et de résistance pour tous les étages de filtre.
Pour une référence rapide, aux basses fréquences, utilisez un condensateur de valeur plus élevée, et pour les hautes fréquences, choisissez un condensateur de valeur inférieure. Cependant, si tous les composants, R1, R2 et R3 ont la même valeur et que tous les condensateurs C1, C2, C3 ont la même valeur, le condensateur et la résistance peuvent être sélectionnés en utilisant la formule ci-dessous:
f = 1 / (2π x R x C)
Où F est la fréquence, R est la valeur de résistance en Ohms, C est la capacité en Farad.
Le schéma ci-dessous est un circuit intégrateur RC à trois étages qui est décrit précédemment. Cependant, le circuit utilise des condensateurs de 4,7 nF et des résistances de 1 kilo-ohms. Cela crée une plage de fréquences acceptable dans la plage de 33 kHz.
Test de notre circuit convertisseur d'onde carrée en onde sinusoïdale
Le schéma est réalisé dans une maquette et un générateur de fonctions avec un oscilloscope est utilisé pour vérifier l'onde de sortie. Si vous n'avez pas de générateur de fonctions pour générer l'onde carrée, vous pouvez soit créer votre propre générateur d'onde carrée, soit même un générateur de forme d'onde Arduino que vous pouvez utiliser pour tous les projets liés aux formes d'onde. Le circuit est très simple et par conséquent, il est facilement construit sur la maquette comme vous pouvez le voir ci-dessous.
Pour cette démonstration, nous utilisons un générateur de fonctions et comme vous pouvez le voir dans l'image ci-dessous, le générateur de fonctions est réglé sur la sortie d'onde carrée de 33 kHz souhaitée.
La sortie peut être observée sur un oscilloscope, un instantané de la sortie de l'oscilloscope est donné ci-dessous. L'onde carrée d'entrée est affichée en jaune et l'onde sinusoïdale de sortie est affichée en rouge.
Le circuit a fonctionné comme prévu pour une fréquence d'entrée allant de 20 kHz à 40 kHz, vous pouvez vous référer à la vidéo ci-dessous pour plus de détails sur le fonctionnement du circuit. J'espère que vous avez apprécié le tutoriel et appris quelque chose d'utile. Si vous avez des questions, laissez-les dans la section commentaires ci-dessous. Vous pouvez également utiliser nos forums pour publier d'autres questions techniques.