Фазен осцилатор со RC фазен померај

RC Фазен Поместување Осцилатор

RC фазен поместување осцилатор е дефиниран како електронски кола која користи резистивно-капацитивни (RC) мрежи за да произведе константен осцилиращ излезен сигнал.

RC фазни поместување осцилаторите користат резистивно-капацитивни (RC) мрежи (Слика 1) за да дадат потребното фазно поместување на повратниот сигнал. Тие имаат одлична фреквенчна стабилност и можат да произведат чист синусоиден талас за широк опсег на оптеретувања.

Идејата е дека едноставна RC мрежа треба да има излез кој предходи влезот со 90°.

На практика, разликата во фаза често е помала од идеалната поради неидеалното однесување на капацитетот. Фазниот агол на RC мрежата математички се изразува како

Каде што, X C = 1/(2πfC) е реактивниот отпор на капацитетот C, а R е резисторот. Во осцилаторите, такви RC фазни поместување мрежи, секоја која нуди одредено фазно поместување, можат да се каскадираат така што ќе задоволат условот за фазно поместување воден од Критериумот на Бархаузен.

Еден таков пример е случајот кога RC фазен поместување осцилатор е формиран со каскадирање на три RC фазни поместување мрежи, секоја која нуди фазно поместување од 60°, како што е прикажано на Слика 2.

Овде колекторскиот резистор RC ограничува колекторскиот ток на транзисторот, резисторите R 1 и R (најблиски до транзисторот) формираат мрежа за делење на напон, додека емитерскиот резистор RE подобрува стабилноста. Следно, капацитетите CE и Co се емитерски обикашни капацитет и DC декуплинг капацитет, соодветно. Повеќе, колата исто така покажува три RC мрежи употребени во патот на повратниот сигнал.

Оваа аранжмана причинува излезниот талас да се помести за 180° вметнувајќи го патот од излезниот терминал до базата на транзисторот. Следно, овој сигнал ќе биде повторно поместен за 180° од страна на транзисторот во колата затоа што разликата во фаза помеѓу влезот и излезот е 180° во случај на заедничка емитерска конфигурација. Ова прави нетната разлика во фаза да биде 360°, задоволувајќи условот за разлика во фаза.

Еден друг начин за задоволување на условот за разлика во фаза е да се користат четири RC мрежи, секоја која нуди фазно поместување од 45°. Затоа може да се заклучи дека RC фазни поместување осцилаторите можат да се дизајнираат по многу начини, бидејќи бројот на RC мрежи во нив не е фиксиран. Меѓутоа, треба да се забележи дека, иако зголемувањето на бројот на етапи зголемува фреквенчната стабилност на колата, тоа исто така негативно влијае на излезната фреквенција на осцилаторот поради ефектот на оптеретување.

Генерализираната израз за фреквенцијата на осцилациите произведени од RC фазен поместување осцилатор е дадена од

Каде што, N е бројот на RC етапи формирани од резисторите R и капацитетите C.

Повеќе, како што е случај за повеќето типови на осцилатори, RC фазни поместување осцилаторите исто така можат да се дизајнираат со користење на операционен амплификатор како дел од секцијата за амплификација (Слика 3). Ипак, начинот на работа останува исти, со тоа што треба да се забележи дека, тука, потребното фазно поместување од 360° е понудено колективно од RC фазни поместување мрежи и операционен амплификатор кој работи во инвертирана конфигурација.

Фреквенцијата на RC фазни поместување осцилаторите може да се регулира со менување на капацитетите, типична преку групна настройка, додека резисторите обично остануваат фиксирани. Следно, споредувајќи RC фазни поместување осцилатори со LC осцилатори, може да се забележи дека, првиот користи повеќе број на компоненти на колата од вториот.

Така, излезната фреквенција производена од RC осцилаторите може значително да се разликува од израчунатата вредност, односно во случај на LC осцилатори. Ипак, тие се користат како локални осцилатори за синхронизирани пријемници, музички инструменти и како ниски и/или аудио-фреквенцијски генератори.