Oscillator Pha RC

Oscillator Pha Biến Đổi RC

Một oscillator pha biến đổi RC được định nghĩa là mạch điện tử sử dụng mạng lưới điện trở-capacitor (RC) để tạo ra tín hiệu đầu ra dao động ổn định.

Oscillator pha biến đổi RC sử dụng mạng lưới điện trở-capacitor (RC) (Hình 1) để cung cấp sự biến đổi pha cần thiết cho tín hiệu phản hồi. Chúng có độ ổn định tần số tuyệt vời và có thể tạo ra sóng sin tinh khiết cho một loạt các tải khác nhau.

Lý tưởng nhất, một mạng lưới RC đơn giản được mong đợi sẽ có đầu ra dẫn trước đầu vào 90 o.

Trong thực tế, sự khác biệt pha thường ít hơn lý tưởng do hành vi không hoàn hảo của tụ điện. Góc pha của mạng lưới RC được biểu diễn toán học như sau

Trong đó, X C = 1/(2πfC) là độ kháng của tụ điện C và R là điện trở. Trong các bộ dao động, những loại mạng lưới pha biến đổi RC này, mỗi mạng lưới cung cấp một sự biến đổi pha xác định, có thể được nối tiếp để đáp ứng điều kiện biến đổi pha do Tiêu chuẩn Barkhausen đưa ra.

Một ví dụ như vậy là trường hợp trong đó oscillator pha biến đổi RC được hình thành bằng cách nối tiếp ba mạng lưới pha biến đổi RC, mỗi mạng lưới cung cấp một sự biến đổi pha 60o, như được hiển thị trong Hình 2.

Ở đây, điện trở thu RC hạn chế dòng điện thu của transistor, điện trở R 1 và R (gần với transistor) tạo thành mạng lưới phân áp, trong khi điện trở phát RE cải thiện độ ổn định. Tiếp theo, tụ điện CE và Co là tụ điện bypass phát và tụ điện giải ghép DC, tương ứng. Ngoài ra, mạch cũng cho thấy ba mạng lưới RC được sử dụng trong đường dẫn phản hồi.

Sắp xếp này khiến dạng sóng đầu ra dịch chuyển 180o trong quá trình di chuyển từ đầu ra đến cực base của transistor. Tiếp theo, tín hiệu này sẽ bị dịch chuyển lại 180o bởi transistor trong mạch do sự khác biệt pha giữa đầu vào và đầu ra là 180o trong trường hợp cấu hình cực phát chung. Điều này làm tổng sự khác biệt pha là 360o, thỏa mãn điều kiện khác biệt pha.

Một cách khác để thỏa mãn điều kiện khác biệt pha là sử dụng bốn mạng lưới RC, mỗi mạng lưới cung cấp một sự biến đổi pha 45o. Do đó, có thể kết luận rằng, các oscillator pha biến đổi RC có thể được thiết kế theo nhiều cách vì số lượng mạng lưới RC trong chúng không cố định. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng, mặc dù việc tăng số lượng giai đoạn tăng độ ổn định tần số của mạch, nó cũng ảnh hưởng tiêu cực đến tần số đầu ra của bộ dao động do hiệu ứng tải.

Biểu thức tổng quát cho tần số dao động được tạo ra bởi oscillator pha biến đổi RC được đưa ra bởi

Trong đó, N là số giai đoạn RC được hình thành bởi điện trở R và tụ điện C.

Ngoài ra, như trường hợp của hầu hết các loại bộ dao động, thậm chí các oscillator pha biến đổi RC cũng có thể được thiết kế sử dụng OpAmp làm phần khuếch đại (Hình 3). Tuy nhiên, cách hoạt động vẫn giữ nguyên, cần lưu ý rằng ở đây, sự biến đổi pha 360 o cần thiết được cung cấp tập thể bởi các mạng lưới pha biến đổi RC và Op-Amp hoạt động trong cấu hình đảo ngược.

Tần số của oscillator pha biến đổi RC có thể được điều chỉnh bằng cách thay đổi tụ điện, thường thông qua gang-tuning, trong khi điện trở thường cố định. Tiếp theo, bằng cách so sánh các oscillator pha biến đổi RC với các bộ dao động LC, có thể thấy rằng, bộ dao động RC sử dụng nhiều thành phần mạch hơn so với bộ dao động LC.

Do đó, tần số đầu ra được tạo ra từ các bộ dao động RC có thể lệch nhiều so với giá trị tính toán so với trường hợp của bộ dao động LC. Tuy nhiên, chúng được sử dụng làm bộ dao động cục bộ cho các máy thu đồng bộ, nhạc cụ và làm bộ tạo tần số thấp và/hoặc âm thanh.