RC фазалық сауытқыш

RC фазасын жылжыту осцилляторы

RC фазасын жылжыту осцилляторы - бұл тұрақты осциллирует етіп шығатын сигналды өтуге резистор-конденсаторлық (RC) желілерді қолданатын электротехникалық схема.

RC фазасын жылжыту осцилляторлары фидбек сигналына қажет болатын фазасын жылжыту үшін резистор-конденсаторлық (RC) желілерін қолданады (Сурет 1). Олар өте жақсы частоталық стабилдікке ие және кең аймақтағы жүктелер үшін чисто синусоидалық сигналды беру мүмкіндігін ұсынады.

Идеялық жағдайда, жалпы RC желісінің шығыс сигналы кіріс сигналынан 90 градусқа алдырмалы болуы күтіледі.

Практикалық жағдайда, фазалық айырмашылық идеалдықтан төмен болады, себебі конденсаторлардың өзара қасиеттері идеалды емес. RC желісінің фазалық бұрышы математикалық түрде мына түрде өрнектеледі:

Мұнда, X C = 1/(2πfC) - бұл конденсатор C-тің реактивті индуктивтілігі, R - резистор. Осцилляторларда, Бархаузен критериясына сай фазасын жылжыту шартын қанағаттандыру үшін, аралас RC фазасын жылжыту желілерін қосымша қолдануға болады.

Бір қарапайым мысал - үш RC фазасын жылжыту желісін қосымша қолдану, әрбірі 60 градусқа фазасын жылжытады, Сурет 2-де көрсетілген.

Мұнда, коллекторлы резистор RC транзистордың коллекторлы ағынын шектейді, резисторлар R 1 және R (транзисторға жақын) вольтажды бөлу желісін құрайды, ал эмиттерлік резистор RE стабилдікті жақсартады. Кейін, конденсаторлар CE және Co сәйкесінше эмиттерлік жолдау конденсаторы және шығыс DC деңгейдегі капталдау конденсаторы болып табылады. Дамуында, схема фидбек жолында қолданылатын үш RC желісін көрсетеді.

Бұл құрылым шығыс сигналды транзистордың базасына дейінгі жолда 180 градусқа жылжытады. Кейін, осы сигнал қайталап, транзистордың ішкі құрылымына қатысты 180 градусқа жылжытады, себебі орта эмиттердік конфигурацияда кіріс және шығыс арасындағы фазалық айырмашылық 180 градусқа тең. Нәтижесінде, жалпы фазалық айырмашылық 360 градусқа тең болады, Бархаузен критериясына сәйкес болады.

Фазалық айырмашылық шартын қанағаттандыру үшін, әрбірі 45 градусқа фазасын жылжыту үшін төрт RC желісін қолдану да мүмкін. Демек, RC фазасын жылжыту осцилляторларының RC желілерінің саны белгілі болмағанда, олардың дизайнін әртүрлі тәсілдермен жасауға болады. Бірақ, этаптар санының артуы схеманың частоталық стабилдігін жақсартса, ол осциллятордың шығыс частотасына теріс таасыратын тәсілдердің нәтижесінде әсері болады.

RC фазасын жылжыту осцилляторы тарабынан өткізілетін осцилляциялардың частотасы үшін жалпы формуланың өрнегі мынадай:

Мұнда, N - резисторлар R және конденсаторлар C арқылы құрылған RC этаптарының саны.

Көптеген түрлердегі осцилляторлар сияқты, RC фазасын жылжыту осцилляторлары да OpAmp-ті амплитуда бөлігінің бөлігі ретінде қолдануға болады (Сурет 3). Бірақ, жұмыс режимі өзгермейді, бірақ Op-Amp қатарлы конфигурацияда жұмыс істейді деп ескерту керек.

RC фазасын жылжыту осцилляторларының частотасы, адатта, конденсаторларды өзгерту арқылы, әдетте, ганг-түндеу арқылы өзгертуге болады, ал резисторлар көбінесе қалыптасқан. Кейін, RC фазасын жылжыту осцилляторларын LC осцилляторларымен салыстыру арқылы, біріншісі екіншісінен көп компоненттерді қолданатынын көре аламыз. 

Демек, RC осцилляторларынан шығатын шығыс частотасы LC осцилляторларынан қатысты есептелген мәннен көбірек айырмалануы мүмкін. Бірақ, олар синхрондық приёмдер үшін локальды осцилляторлар, музыкалық аспаптар және төмен деңгейдегі немесе аудио-частоталық генераторлар үшін қолданылады.