RC Фазови колебател

RC Фазови смятане Осцилатор

RC фазови смятане осцилатор е дефиниран като електронна схема, която използва резистор-кондензатор (RC) мрежи, за да произведе константен осцилиращ изходен сигнал.

RC фазови смятане осцилатори използват резистор-кондензатор (RC) мрежи (Фигура 1), за да предоставят необходимата фазова разлика на обратния сигнал. Те имат отлична честотна стабилност и могат да генерират чиста синусоидална вълна за широк диапазон от натоварвания.

Идеално, проста RC мрежа трябва да има изход, който води входа с 90°.

В практика, фазовата разлика често е по-малка от идеалната поради неидеалното поведение на кондензаторите. Фазовият ъгъл на RC мрежата е математически изразен като

Където, X C = 1/(2πfC) е реактивното съпротивление на кондензатора C, а R е резисторът. В осцилаторите, тези RC фазови смятане мрежи, всяка от които предлага определена фазова разлика, могат да бъдат свързани последователно, за да удовлетворят условието за фазова разлика, зададено от Критерия на Баркхаузен.

Един такъв пример е случаят, в който RC фазови смятане осцилатор е формиран чрез свързване на три RC фазови смятане мрежи, всяка от които предлага фазова разлика от 60°, както е показано на Фигура 2.

Тук колекторният резистор RC ограничава колекторния ток на транзистора, резисторите R 1 и R (най-близки до транзистора) образуват делителна мрежа на напрежението, докато изходният резистор RE подобрява стабилността. След това, кондензаторите CE и Co са емитерни обиколен кондензатор и DC декуплинг кондензатор, съответно. Освен това, схемата показва три RC мрежи, използвани в пътя на обратната връзка.

Тази конфигурация причинява изходната вълна да се премести с 180° по време на нейния път от изходния терминал до базата на транзистора. След това, този сигнал ще бъде отново сместен с 180° от транзистора в схемата, тъй като фазовата разлика между входа и изхода е 180° в случай на общ емитерен режим. Това прави нетната фазова разлика да е 360°, удовлетворявайки условията за фазова разлика.

Още един начин да се удовлетвори условието за фазова разлика е да се използват четири RC мрежи, всяка от които предлага фазова разлика от 45°. Ето защо може да се заключи, че RC фазови смятане осцилаторите могат да бъдат проектирани по много начини, тъй като броят на RC мрежите в тях не е фиксиран. Въпреки това, трябва да се отбележи, че въпреки че увеличаването на броя на етапите увеличава честотната стабилност на схемата, то също неблагоприятно влияе на изходната честота на осцилатора поради ефекта на натоварване.

Обобщеното изразяване за честотата на осцилациите, произведени от RC фазови смятане осцилатор, е дадено от

Където, N е броят на RC етапите, формирани от резисторите R и кондензаторите C.

Освен това, както е случаят при повечето типове осцилатори, дори RC фазови смятане осцилаторите могат да бъдат проектирани с използване на операционен усилвател (OpAmp) като част от секцията за усилване (Фигура 3). Въпреки това, модусът на работа остава същия, като трябва да се отбележи, че тук, необходимата фазова разлика от 360° е предлагана колективно от RC фазови смятане мрежите и Op-Amp, работещ в инвертиращ режим.

Честотата на RC фазови смятане осцилаторите може да бъде регулирана чрез изменение на кондензаторите, обикновено чрез групово настройване, докато резисторите обикновено остават фиксирани. След това, чрез сравнение на RC фазови смятане осцилаторите с LC осцилаторите, може да се забележи, че първите използват по-голям брой компоненти от последните.

Така, изходната честота, произведена от RC осцилаторите, може значително да се различава от изчисленията, в сравнение с LC осцилаторите. Въпреки това, те се използват като местни осцилатори за синхронни приемачи, музикални инструменти и като ниско- и/или аудиочестотни генератори.