RC fáziseltoló oszcillátor

RC fáziseltoló rezgőkör

Az RC fáziseltoló rezgőkör olyan elektronikus áramkör, amely ellenállás-kondenzátor (RC) hálózatokat használ egy konzisztens rezgő kimeneti jel előállítására.

Az RC fáziseltoló rezgőkörök ellenállás-kondenzátor (RC) hálózatot (1. ábra) használnak a visszacsatolási jel szükséges fázis-eltolásának biztosításához. Rendkívül jó frekvencia-stabilitással rendelkeznek, és tiszta szinusz hullámot tudnak előállítani széles terjedelmű terhelések esetén is.

Ideálisan egy egyszerű RC hálózat kimenete 90 fokkal haladja meg a bemenetet.

Gyakorlatban a fázis-eltérés gyakran kevesebb, mint az ideális, mert a kondenzátor viselkedése nem tökéletes. Az RC hálózat fázis-szöge matematikailag a következőképpen fejezhető ki:

Ahol X C = 1/(2πfC) a C kondenzátor reaktanciája, és R az ellenállás. A rezgőkörökben ilyen RC fáziseltoló hálózatok, mindegyike meghatározott fázis-eltolást nyújtva, összekapcsolhatók, hogy a Barkhausen kritérium által előírt fázis-eltolási feltételnek eleget tegyenek.

Egy ilyen példa az, amikor az RC fáziseltoló rezgőkört három RC fáziseltoló hálózat összekapcsolása alakítja, mindegyike 60 fokos fázis-eltolást nyújt, ahogy a 2. ábra mutatja.

Itt az RC kollektor-ellenállás korlátozza a tranzisztor kollektor-áramát, az R1 és R ellenállások (a tranzisztorhoz legközelebbi) alkotják a feszültség-osztó hálózatot, míg az RE emiter-ellenállás javítja a stabilitást. Továbbá a CE és Co kondenzátorok rendre az emiter átvezető kondenzátor és a kimeneti DC decoupling kondenzátor. A kapcsolási rajzon továbbá látható három RC hálózat a visszacsatolási úton.

Ez a felépítés 180 fokos fázis-eltolást okoz a kimeneti hullámformának, miközben a kimeneti termináltól a tranzisztor bázisaig halad. Ezután a tranzisztor a közös emiter konfiguráció miatt újra 180 fokkal eltolja a jelet, mivel a bemeneti és kimeneti jel fázis-eltérése 180 fok. Ez 360 fokos teljes fázis-eltérést eredményez, ami kielégíti a fázis-eltérési feltételt.

Másik lehetőség a fázis-eltérési feltétel kielégítésére négy RC hálózat használata, mindegyike 45 fokos fázis-eltolást nyújt. Tehát lehetséges különböző módon tervezni az RC fáziseltoló rezgőköröket, mivel a benne lévő RC hálózatok száma nem rögzített. Ugyanakkor figyelembe kell venni, hogy a szakaszok számának növelése bár javítja a kör frekvencia-stabilitását, negatívan befolyásolja a rezgőkör kimeneti frekvenciáját a terhelés hatására.

Az RC fáziseltoló rezgőkör által előállított rezgés frekvenciájának általános kifejezése a következő:

Ahol N a R ellenállásokkal és C kondenzátorokkal kialakított RC szakaszok száma.

Továbbá, ahogyan a legtöbb típusú rezgőkörnél, az RC fáziseltoló rezgőkörök is OpAmp-al készíthetők, mint részüként az erősítő szakaszban (3. ábra). Azonban a működési mód ugyanaz marad, figyelembe véve, hogy itt a 360 fokos szükséges fázis-eltolást az RC fáziseltoló hálózatok és az inverziós konfigurációban működő Op-Amp közösen nyújtanak.

Az RC fáziseltoló rezgőkör frekvenciáját a kondenzátorok módosításával állíthatjuk be, tipikusan gang-tuning segítségével, míg az ellenállások általában fixek. Ha az RC fáziseltoló rezgőköröket LC rezgőkörökkel hasonlítjuk, akkor azt látjuk, hogy az elsőbbiek több áramkör-alkatrészt használnak, mint az utóbbiak.

Így az RC rezgőkörök kimeneti frekvenciája sokkal nagyobb eltérést mutath a számított értéktől, mint az LC rezgőkörök. Azonban őket helyi rezgőkörként használják szinkron fogadóknál, zenei eszközökön, valamint alacsony- és/vagy hangfrekvenciás generátorokként.