اوسیلاتور فازی RC

اوسیلاتور فازی RC

اوسیلاتور فازی RC به مدار الکترونیکی اشاره دارد که از شبکه‌های مقاومت-خازن (RC) برای تولید سیگنال خروجی نوسانی ثابت استفاده می‌کند.

اوسیلاتورهای فازی RC از شبکه‌های مقاومت-خازن (RC) (شکل ۱) برای ارائه فاز-تغییر لازم برای سیگنال بازخورد استفاده می‌کنند. آنها پایداری فرکانسی بسیار خوبی دارند و می‌توانند برای محدوده گسترده‌ای از بارها موج سینوسی خالص تولید کنند.

در شرایط 이상ی، یک شبکه RC ساده می‌بایست خروجی را ۹۰ درجه جلوتر از ورودی قرار دهد.

در عمل، اختلاف فاز اغلب به دلیل رفتار غیرایدئال خازن کمتر از ایده‌آل است. زاویه فاز شبکه RC به صورت ریاضی به صورت زیر بیان می‌شود

که در آن X C = ۱/(۲πfC) واکنش خازن C و R مقاومت است. در اوسیلاتورها، این نوع شبکه‌های فاز-تغییر RC، هر یک با ارائه یک فاز-تغییر مشخص، می‌توانند به صورت کاسکادی شده باشند تا شرایط فاز-تغییر مورد نیاز توسط معیار بارکهاوزن را برآورده کنند.

یکی از این مثال‌ها حالتی است که در آن اوسیلاتور فازی RC با کاسکاد کردن سه شبکه فاز-تغییر RC، هر یک با ارائه یک فاز-تغییر ۶۰ درجه، تشکیل می‌شود، همانطور که در شکل ۲ نشان داده شده است.

در اینجا مقاومت جامعه RC جریان جامعه ترانزیستور را محدود می‌کند، مقاومت‌های R ۱ و R (نزدیک‌ترین به ترانزیستور) شبکه تقسیم ولتاژ را تشکیل می‌دهند در حالی که مقاومت اندازه RE پایداری را بهبود می‌بخشد. سپس خازن‌های CE و Co به ترتیب خازن دور زدن اندازه و خازن جداکننده DC خروجی هستند. علاوه بر این، مدار همچنین سه شبکه RC که در مسیر بازخورد استفاده می‌شوند را نشان می‌دهد.

این ترتیب باعث می‌شود که موج خروجی در طول حرکت از ترمینال خروجی به پایه ترانزیستور ۱۸۰ درجه تغییر فاز دهد. سپس این سیگنال دوباره توسط ترانزیستور در مدار ۱۸۰ درجه تغییر فاز می‌کند، زیرا اختلاف فاز بین ورودی و خروجی در حالت پیکربندی جامعه مشترک ۱۸۰ درجه است. این باعث می‌شود که اختلاف فاز کلی ۳۶۰ درجه باشد و شرایط اختلاف فاز را برآورده کند.

یک روش دیگر برای برآورده کردن شرایط اختلاف فاز استفاده از چهار شبکه RC است، هر یک با ارائه یک فاز-تغییر ۴۵ درجه. بنابراین می‌توان نتیجه گرفت که اوسیلاتورهای فازی RC می‌توانند به روش‌های مختلفی طراحی شوند زیرا تعداد شبکه‌های RC در آنها ثابت نیست. با این حال باید توجه داشت که افزایش تعداد مرحله‌ها پایداری فرکانسی مدار را افزایش می‌دهد، اما همچنین به دلیل اثر بارگذاری، فرکانس خروجی اوسیلاتور را منفی می‌کند.

عبارت عمومی برای فرکانس نوسانات تولید شده توسط اوسیلاتور فازی RC به صورت زیر است

که در آن N تعداد مراحل RC تشکیل شده توسط مقاومت‌های R و خازن‌های C است.

به عنوان موردی که برای بیشتر انواع اوسیلاتورها صدق می‌کند، حتی اوسیلاتورهای فازی RC نیز می‌توانند با استفاده از OpAmp به عنوان بخشی از بخش تقویت کننده (شکل ۳) طراحی شوند. با این حال، روش کار همان مانده و باید توجه داشت که در اینجا، فاز-تغییر لازم ۳۶۰ درجه توسط شبکه‌های فاز-تغییر RC و Op-Amp در پیکربندی معکوس ارائه می‌شود.

فرکانس اوسیلاتورهای فازی RC می‌تواند با تغییر دادن خازن‌ها، معمولاً از طریق تنظیم گروهی، تعدیل شود، در حالی که مقاومت‌ها معمولاً ثابت می‌مانند. سپس، با مقایسه اوسیلاتورهای فازی RC با اوسیلاتورهای LC، می‌توان دید که اولی از تعداد بیشتری اجزای مدار استفاده می‌کند.

بنابراین، فرکانس خروجی تولید شده از اوسیلاتورهای RC می‌تواند بسیار از مقدار محاسبه شده منحرف شود در حالی که در مورد اوسیلاتورهای LC این امر کمتر است. با این حال، آنها به عنوان اوسیلاتورهای محلی برای گیرنده‌های همزمان، ابزارهای موسیقی و به عنوان تولیدکننده‌های فرکانس پایین و/یا صوتی استفاده می‌شوند.