ออสซิลเลเตอร์เฟสชิฟท์ RC

ออสซิลเลเตอร์เฟสชิฟท์ RC

ออสซิลเลเตอร์เฟสชิฟท์ RC ถูกกำหนดให้เป็นวงจรไฟฟ้าที่ใช้เครือข่ายตัวต้านทาน-คอนเดนเซอร์ (RC) เพื่อสร้างสัญญาณเอาต์พุตที่มีการแกว่งอย่างสม่ำเสมอ

ออสซิลเลเตอร์เฟสชิฟท์ RC ใช้เครือข่ายตัวต้านทาน-คอนเดนเซอร์ (RC) (รูปที่ 1) เพื่อให้เฟสชิฟท์ที่จำเป็นสำหรับสัญญาณป้อนกลับ พวกเขามีความเสถียรของความถี่ที่ดีและสามารถให้สัญญาณไซน์ที่บริสุทธิ์สำหรับโหลดหลากหลาย

ในทางทฤษฎี เครือข่าย RC ง่ายๆ คาดว่าจะมีเอาต์พุตที่นำหน้าอินพุตโดย 90 องศา

ในการปฏิบัติจริง มุมเฟสต่างจากค่าที่เหมาะสมเนื่องจากการทำงานของคอนเดนเซอร์ที่ไม่สมบูรณ์ ความโน้มเอียงของเครือข่าย RC ได้รับการแสดงทางคณิตศาสตร์ว่า

ที่ X C = 1/(2πfC) เป็นความต้านทานของคอนเดนเซอร์ C และ R เป็นตัวต้านทาน ในออสซิลเลเตอร์ เครือข่ายเฟสชิฟท์ RC ประเภทนี้ แต่ละเครือข่ายที่ให้เฟสชิฟท์แน่นอนสามารถเชื่อมต่อกันเพื่อให้ตรงตามเงื่อนไขเฟสชิฟท์ที่กำหนดโดยเกณฑ์ Barkhausen

ตัวอย่างหนึ่งคือกรณีที่ออสซิลเลเตอร์เฟสชิฟท์ RC ถูกสร้างขึ้นโดยเชื่อมต่อเครือข่ายเฟสชิฟท์ RC สามเครือข่าย แต่ละเครือข่ายให้เฟสชิฟท์ 60 องศา ดังแสดงในรูปที่ 2

ที่นี่ ตัวต้านทานคอลเล็กเตอร์ RC จำกัดกระแสคอลเล็กเตอร์ของทรานซิสเตอร์ ตัวต้านทาน R1 และ R (ใกล้กับทรานซิสเตอร์) สร้างเครือข่ายแบ่งแรงดัน ในขณะที่ตัวต้านทานเอมิเตอร์ RE เพิ่มความเสถียร ต่อไป คอนเดนเซอร์ CE และ Co เป็นคอนเดนเซอร์บายพาสเอมิเตอร์และคอนเดนเซอร์แยกสัญญาณ DC ตามลำดับ นอกจากนี้ วงจรยังแสดงเครือข่าย RC สามเครือข่ายที่ใช้ในทางป้อนกลับ

การจัดเรียงนี้ทำให้สัญญาณเอาต์พุตเปลี่ยนเฟส 180 องศาระหว่างการเดินทางจากเทอร์มินัลเอาต์พุตไปยังฐานของทรานซิสเตอร์ ต่อไป สัญญาณนี้จะถูกเปลี่ยนเฟสอีก 180 องศาโดยทรานซิสเตอร์ในวงจรเนื่องจากความแตกต่างของเฟสระหว่างอินพุตกับเอาต์พุตจะเป็น 180 องศาในกรณีของการกำหนดค่าเอมิเตอร์คอมมอน ทำให้ความแตกต่างของเฟสรวมเป็น 360 องศา ซึ่งตรงตามเงื่อนไขของความแตกต่างของเฟส

วิธีอีกอย่างในการตรงตามเงื่อนไขของความแตกต่างของเฟสคือการใช้เครือข่าย RC สี่เครือข่าย แต่ละเครือข่ายให้เฟสชิฟท์ 45 องศา ดังนั้นสามารถสรุปได้ว่า ออสซิลเลเตอร์เฟสชิฟท์ RC สามารถออกแบบได้หลายวิธีเนื่องจากจำนวนของเครือข่าย RC ไม่ได้กำหนดไว้แน่นอน อย่างไรก็ตาม ควรทราบว่า การเพิ่มจำนวนขั้นตอนจะเพิ่มความเสถียรของความถี่ในวงจร แต่ก็ส่งผลลบต่อความถี่เอาต์พุตของออสซิลเลเตอร์เนื่องจากผลกระทบของการโหลด

สูตรทั่วไปสำหรับความถี่ของการแกว่งที่สร้างโดยออสซิลเลเตอร์เฟสชิฟท์ RC คือ

ที่ N คือจำนวนขั้นตอนของ RC ที่สร้างขึ้นโดยตัวต้านทาน R และคอนเดนเซอร์ C

นอกจากนี้ เช่นเดียวกับออสซิลเลเตอร์ส่วนใหญ่ ออสซิลเลเตอร์เฟสชิฟท์ RC สามารถออกแบบโดยใช้ OpAmp เป็นส่วนหนึ่งของภาคขยาย (รูปที่ 3) อย่างไรก็ตาม วิธีการทำงานยังคงเหมือนเดิม แต่ควรทราบว่า ที่นี่ เฟสชิฟท์ที่ต้องการ 360 องศา จะถูกให้โดยเครือข่ายเฟสชิฟท์ RC และ Op-Amp ที่ทำงานในโหมดผกผัน

ความถี่ของออสซิลเลเตอร์เฟสชิฟท์ RC สามารถปรับโดยการเปลี่ยนแปลงคอนเดนเซอร์ โดยทั่วไปจะทำผ่านการปรับแต่งแบบกลุ่ม ในขณะที่ตัวต้านทานมักจะคงที่ ต่อไป เมื่อเปรียบเทียบออสซิลเลเตอร์เฟสชิฟท์ RC กับออสซิลเลเตอร์ LC สามารถสังเกตได้ว่า ออสซิลเลเตอร์ประเภทแรกใช้อุปกรณ์วงจรมากกว่าประเภทหลัง

ดังนั้น ความถี่เอาต์พุตที่สร้างจากออสซิลเลเตอร์ RC สามารถคลาดเคลื่อนจากค่าที่คำนวณได้มากกว่าในกรณีของออสซิลเลเตอร์ LC อย่างไรก็ตาม พวกเขายังคงถูกใช้เป็นออสซิลเลเตอร์ท้องถิ่นสำหรับเครื่องรับสัญญาณซิงโครนัส เครื่องดนตรี และเป็นแหล่งกำเนิดความถี่ต่ำและ/หรือความถี่เสียง