RC faasivahetuse ostsillaator

RC faasivahetuse oskillaator

RC faasivahetuse oskillaator defineeritakse kui elektroniline ring, mis kasutab vastik-kondensaator (RC) võrkude sagedusliku värinava väljundsignaali tootmiseks.

RC faasivahetuse oskillaatorid kasutavad vastik-kondensaator (RC) võrku (Joonis 1) tagasiside signaali jaoks nõutava faasivahetuse andmiseks. Neil on suurepärane sageduse stabiilsus ja neist saab laia valika laadimise korral puhtat siinuslaine signaali.

Idealses olukorras peaks lihtne RC võrk andma väljundsignaali, mis eelneb sisendsignaalile 90 kraadi võrra.

Praktikas on faasierinevus tavaliselt ideaalsest väiksem mitteideaalse kondensaatori käitumise tõttu. RC võrgu faasinurk väljendatakse matemaatiliselt järgmiselt:

Kus, X C = 1/(2πfC) on kondensaatori C reaktants ja R on vastik. Oskillaatorites võidakse selliseid RC faasivahetuse võrke, mis pakkuvad kindlat faasivahetust, kaskadeks, et rahuldada Barkhausen'i kriteeriumi poolt määratud faasivahetuse tingimust.

Üks selline näide on juhtum, kus RC faasivahetuse oskillaator moodustatakse kolme RC faasivahetuse võrgu kaskadeks ühendamisel, igaüks pakub 60 kraadi faasivahetust, nagu Joonis 2 näitab.

Siin piirab transistori koguteguri RC transistori koguteguri, vastikud R 1 ja R (transistori lähedal) moodustavad pingeseadusvõrgu, samas kui emiteri vastik RE parandab stabiilsust. Edasi, kondensaatorid CE ja Co on vastavalt emiteri ümberühenduse kondensaator ja väljundpinge eralduskondensaator. Lisaks näitab ring kolm RC võrku, mida kasutatakse tagasiside tee jaoks.

See paigutus tekitab väljundlaine faasivahetuse 180 kraadi suuruselt tema teekonna ajal väljundpinna kaudu transistori baasini. Seejärel viib transistori kaudu signaal uuesti 180 kraadi faasivahetuse, kuna faasierinevus sisend- ja väljundsignaali vahel on 180 kraadi üldsemitransiitorite konfiguratsiooni korral. See muudab nettofaasivahetuse 360 kraadi, rahuldades faasivahetuse tingimust.

Teine viis faasivahetuse tingimuse rahuldamiseks on kasutada nelja RC võrku, igaüks pakub 45 kraadi faasivahetust. Seega võib järeldada, et RC faasivahetuse oskillaatoreid saab paljudes variantides disainida, kuna RC võrkude arv nendes ei ole fikseeritud. Siiski tuleb märkida, et vaatamata sellele, et staadiumite arvu suurenemine suurendab ringi sagedusestabiilsust, see mõjutab ka negatiivselt oskillaatori väljundpinge sagedust koormuse mõju tõttu.

Üldistatult avaldub RC faasivahetuse oskillaatori toodetud värinapinge järgmiselt:

Kus, N on vastikute R ja kondensaatorite C moodustatud RC staadiumite arv.

Lisaks, nagu on puhul enamike oskillaatorite tüübid, saab RC faasivahetuse oskillaatoreid disainida ka OpAmpi abil, mis on osana amplifikaatorist (Joonis 3). Siiski töörežiim jääb sama, kuid tuleb märkida, et siin, nõutav 360 kraadi faasivahetus pakutakse kokku RC faasivahetuse võrkude ja Op-Ampi poolt, mis töötab inverteeriva konfiguratsioonina.

RC faasivahetuse oskillaatori sagedust saab reguleerida kondensaatorite muutmise kaudu, tavaliselt gruppi-tuneerimise abil, samas kui vastikud jäävad tavaliselt fikseeritud. Samastamisel RC faasivahetuse oskillaatoritega LC oskillaatoritega, võib märgata, et esimesed kasutavad rohkem komponente kui jällegi nimetatud.

Seega võib RC oskillaatoritest tooduva väljundpinge sagedus palju erineda arvutatust väärtusest, võrreldes LC oskillaatoritega. Siiski kasutatakse neid kohaliku oskillaatorina sinkroonsetele vastuvõtjatele, muusikariistadele ja madala ja/või helisageduse geneeratorite jaoks.