Fazni oscilator RC

RC fazni pomak oscilator

RC fazni pomak oscilator definira se kao elektronički krug koji koristi mreže otpornika-kondenzatora (RC) kako bi proizveo konzistentan oscilirajući izlazni signal.

RC fazni pomak oscilatori koriste mreže otpornika-kondenzatora (RC) (Slika 1) kako bi pružili potreban fazni pomak za povratni signal. Imaju odličnu frekvencijsku stabilnost i mogu generirati čist sinusni val za širok spektar opterećenja.

Idealno, jednostavna RC mreža trebala bi imati izlaz koji vodi ulazu za 90 o.

U praksi, razlika u fazi često je manja od idealne zbog neidealnog ponašanja kondenzatora. Fazni kut RC mreže matematički se izražava kao

Gdje, X C = 1/(2πfC) predstavlja reaktanciju kondenzatora C, a R je otpornik. U oscilatorima, ovakve RC fazne pomak mreže, svaka pružajući određeni fazni pomak, mogu se kaskadno spojiti kako bi zadovoljile uvjet faznog pomaka prema Kriteriju Barkhausena.

Jedan takav primjer je slučaj u kojem RC fazni pomak oscilator formira se spajanjem tri RC faznih pomak mreže, svaka pružajući fazni pomak od 60o, kao što pokazuje Slika 2.

Ovdje, otpornik priključnika RC ograničava struju priključnika tranzistora, otpornici R 1 i R (najbliži tranzistoru) formiraju mrežu podjeljene napetosti, dok otpornik emitera RE unapređuje stabilnost. Zatim, kondenzatori CE i Co su kondenzatori obilaska emiterske struje i kondenzatori dekupliranja izlazne naponodirektnog toka, redom. Nadalje, shema također pokazuje tri RC mreže korištene u povratnom putu.

Ova raspodjela uzrokuje da se izlazni valni oblik pomakne za 180o tijekom svog puta od izlaznog priključka do baze tranzistora. Zatim, ovaj signal ponovno će se pomaknuti za 180o tranzistorom u shemi zbog činjenice da je razlika u fazi između ulaza i izlaza 180o u slučaju konfiguracije zajedničkog emitra. To dovodi do neto razlike u fazi od 360o, zadovoljavajući uvjet razlike u fazi.

Još jedan način zadovoljenja uvjeta razlike u fazi jest korištenje četiri RC mreže, svaka pružajući fazni pomak od 45o. Stoga se može zaključiti da RC fazni pomak oscilatori mogu biti dizajnirani na mnogo načina, jer broj RC mreža u njima nije fiksiran. Međutim treba napomenuti da, iako povećanje broja stupnjeva povećava frekvencijsku stabilnost sheme, to isto tako negativno utječe na izlaznu frekvenciju oscilatora zbog efekta opterećenja.

Opće izraženje za frekvenciju oscilacija proizvedenu RC faznim pomak oscilatorom dano je s

Gdje, N predstavlja broj RC stupnjeva formiranih otpornicima R i kondenzatorima C.

Dodalje, kao što je slučaj za većinu vrsta oscilatora, RC fazni pomak oscilatori mogu biti dizajnirani koristeći OpAmp kao dio svoje pojačavajuće sekcije (Slika 3). Ipak, način rada ostaje isti, a treba napomenuti da tu, potreban fazni pomak od 360 o pruža se kolektivno RC faznim pomak mrežama i Op-Amp-om koji radi u inverznoj konfiguraciji.

Frekvencija RC faznih pomak oscilatora može se prilagoditi mijenjanjem kondenzatora, tipično putem gang-tuninga, dok se otpornici obično zadržavaju fiksirani. Zatim, usporedbom RC faznih pomak oscilatora s LC oscilatorima, može se primijetiti da prviji koriste više komponenti kruga od drugih. 

Stoga, izlazna frekvencija proizvedena od RC oscilatora može značajno odstupati od izračunate vrijednosti u usporedbi s LC oscilatorima. Ipak, koriste se kao lokalni oscilatori za sinkronizirane prijemnike, glazbala instrumente i kao niskofrekventni ili audio-frekventni generatori.