RC位相シフト発振器
RC位相シフト発振回路
RC位相シフト発振回路とは、抵抗-コンデンサ（RC）ネットワークを使用して一定の振動出力信号を生成する電子回路です。
RC位相シフト発振回路は、フィードバック信号に必要な位相シフトを提供するために抵抗-コンデンサ（RC）ネットワーク（図1）を使用します。これらは優れた周波数安定性を持ち、幅広い負荷に対して純粋な正弦波を得ることができます。
理想的には、単純なRCネットワークは入力に対して90度先行する出力を有すると期待されます。
実際には、非理想的なコンデンサの挙動により、位相差はしばしば理想よりも小さいです。RCネットワークの位相角は数学的に次のように表現されます。
ここで、X C = 1/(2πfC) はコンデンサ C のリアクタンスで、R は抵抗です。発振回路では、このようなRC位相シフトネットワークを連ねて、各々が特定の位相シフトを提供し、バルカウゼン基準による位相シフト条件を満たすことができます。
その一例として、各々が60度の位相シフトを提供する3つのRC位相シフトネットワークを連ねてRC位相シフト発振回路を形成する場合があります（図2参照）。
ここでは、コレクタ抵抗 RC はトランジスタのコレクタ電流を制限し、抵抗 R1 と R（トランジスタに最も近い）は電圧分割ネットワークを形成し、エミッタ抵抗 RE は安定性を向上させます。次に、コンデンサ CE と Co はそれぞれエミッタバイパスコンデンサと出力DCデカップリングコンデンサです。さらに、この回路はフィードバック経路に3つのRCネットワークを使用しています。
この配置により、出力波形は出力端子からトランジスタのベースまで伝送する過程で180度位相がシフトします。次に、共通エミッタ構成の場合、入力と出力との間の位相差が180度となるため、回路内のトランジスタによってこの信号は再び180度シフトします。これにより、ネット位相差は360度となり、位相差条件を満たします。
もう一つの位相差条件を満たす方法は、各々が45度の位相シフトを提供する4つのRCネットワークを使用することです。したがって、RC位相シフト発振回路は多くの方法で設計でき、RCネットワークの数は固定されていません。ただし、段数の増加は回路の周波数安定性を高める一方で、負荷効果により発振回路の出力周波数にも悪影響を与えることに注意が必要です。
RC位相シフト発振回路によって生じる振動周波数の一般式は以下の通りです。
ここで、N は抵抗 R とコンデンサ C によって形成されるRCステージの数です。
さらに、ほとんどのタイプの発振回路と同じく、RC位相シフト発振回路もオペアンプを使用して増幅部を構成することができます（図3）。ただし、動作モードは同じであり、ここで必要な360度の位相差はRC位相シフトネットワークと逆転構成で動作するオペアンプによって共同で提供されます。
RC位相シフト発振回路の周波数は、通常抵抗は固定されたままで、コンデンサを変更することで調整できます。次に、RC位相シフト発振回路とLC発振回路を比較すると、前者は後者よりも多くの回路部品を使用することがわかります。
したがって、RC発振回路から得られる出力周波数は、計算値から大きくずれることもありますが、LC発振回路ほどではありません。それでも、同期受信機や楽器、低周波または音声周波数発生器として使用されます。
