RC-fasförsenade oscillator

RC-fasförflyttningssvängningsgenerator

En RC-fasförflyttningssvängningsgenerator definieras som en elektronisk krets som använder resistor-kondensator (RC) nätverk för att producera en konsekvent svängande utgångssignal.

RC-fasförflyttningssvängningsgeneratorer använder resistor-kondensator (RC) nätverk (Figur 1) för att ge den fasförflyttning som krävs av återkopplingsignalen. De har utmärkt frekvensstabilitet och kan ge en ren sinusvåg för ett brett spektrum av belastningar.

I ideal fall förväntas ett enkelt RC-nätverk ha en utgång som leder inmatningen med 90 o.

I praktiken är fasforskjutningen ofta mindre än ideal på grund av icke-ideal kondensatorbeteende. Fasvinkeln i RC-nätverket uttrycks matematiskt som

Där X C = 1/(2πfC) är reaktansen hos kondensatorn C och R är resistorn. I svängningsgeneratorer kan dessa typ av RC-fasförflyttningssnätverk, varje erbjudande en viss fasförflyttning, kaskaderas så att de uppfyller fasförflyttningsskicket ledt av Barkhausens kriterium.

Ett sådant exempel är fallet där en RC-fasförflyttningssvängningsgenerator bildas genom att kaskadera tre RC-fasförflyttningssnätverk, varje erbjudande en fasförflyttning på 60o, som visas i figur 2.

Här begränsar samlares resistans RC transistorns samlarström, resistorer R 1 och R (närmast transistorn) bildar spänningsdelarnätverket medan emittentresistorn RE förbättrar stabiliteten. Sedan är kondensatorerna CE och Co emittent-bypass-kondensatorn och utgångs-DC-dekopplingkondensatorn, respektive. Vidare visar kretsen också tre RC-nätverk som används i återkopplingsvägen.

Detta arrangemang orsakar att utgångsvågen flyttas 180o under sin resa från utgångsterminalen till basen på transistor. Sedan kommer detta signal att flyttas igen 180o av transistorn i kretsen eftersom fasforskjutningen mellan inmatningen och utgången kommer att vara 180o i fallet med vanlig emittentkonfiguration. Detta gör det totala fasforskjutningen till 360o, vilket uppfyller fasforskjutningsvillkoret.

En annan sätt att uppfylla fasforskjutningsvillkoret är att använda fyra RC-nätverk, varje erbjudande en fasförflyttning på 45o. Således kan man dra slutsatsen att RC-fasförflyttningssvängningsgeneratorer kan designas på många sätt eftersom antalet RC-nätverk i dem inte är fastställt. Dock bör det noteras att, även om en ökning av antalet steg ökar kretsens frekvensstabilitet, påverkar det också negativt oscillatorns utgångsfrekvens på grund av lasteffekten.

Den generaliserade uttrycket för svängningsfrekvensen producerad av en RC-fasförflyttningssvängningsgenerator ges av

Där N är antalet RC-steg bildade av resistorerna R och kondensatorerna C.

Vidare, som är fallet för de flesta typer av oscillator, kan även RC-fasförflyttningssvängningsgeneratorer designas med en OpAmp som del av förstärkarsektionen (Figur 3). Trots detta förblir arbetssättet detsamma, men det bör noteras att här erbjuder den nödvändiga fasförflyttningen på 360o kollektivt av RC-fasförflyttningssnätverken och Op-Amp som fungerar i inverterad konfiguration.

Frekvensen för RC-fasförflyttningssvängningsgeneratorer kan justeras genom att ändra kondensatorerna, vanligtvis genom gang-tuning, medan resistorerna vanligtvis förblir oförändrade. Sedan, genom att jämföra RC-fasförflyttningssvängningsgeneratorer med LC-oscillatorer, kan man notera att de förra använder fler kretsbeståndsdelar än de senare.

Således kan utgångsfrekvensen producerad av RC-oscillatorer avvika mycket från det beräknade värdet snarare än i fallet med LC-oscillatorer. Trots detta används de som lokala oscillatorer för synkrona mottagare, musikinstrument och som låg- och/eller ljudfrekvensgeneratorer.