RC fázový posuvný oscilátor

RC fázové oscilátory používají síť rezistor-kondenzátor (RC) (Obrázek 1) k poskytnutí požadovaného fázového posunu zpětné vazby. Mají vynikající frekvenční stabilitu a mohou vyprodukovat čistý sinusový průběh pro široké spektrum zatěžovacích podmínek.

Ideálně by jednoduchá RC síť měla mít výstup, který předchází vstupu o 90°.

V praxi však bude fázový rozdíl menší, protože kondenzátor použitý v obvodu nemůže být ideální. Matematicky se fázový úhel RC sítě vyjadřuje jako

Kde XC = 1/(2πfC) je reaktance kondenzátoru C a R je rezistor. V oscilátorech mohou být tato RC fázová síť, každá nabízející určitý fázový posun, spojena v řetěz tak, aby splňovaly fázový posun podle Barkhausenova kritéria.

Jedním z takových příkladů je případ, kdy RC fázový oscilátor vznikne spojením tří RC fázových sítí, každá nabízející fázový posun 60°, jak je znázorněno na Obrázku 2.

Zde rezistor sběrače RC omezuje sběračský proud tranzistoru, rezistory R1 a R (nejbližší k tranzistoru) tvoří napěťový dělič, zatímco emitorový rezistor RE zlepšuje stabilitu. Dále jsou kondenzátory CE a Co emitorovými přeskočnými kondenzátory a kondenzátory odpojovacími DC výstupu, respektive. Dále ukazuje obvod tři RC sítě použité v cestě zpětné vazby.

Tento rozvržení způsobí, že výstupní průběh se během své cesty od výstupního terminálu ke základu tranzistoru posune o 180°. Poté se tento signál opět posune o 180° tranzistorem v obvodu, protože fázový rozdíl mezi vstupem a výstupem bude 180° v případě společného emitorového uspořádání. To způsobí, že celkový fázový rozdíl bude 360°, což splňuje podmínku fázového rozdílu.
Dalším způsobem, jak splnit podmínku fázového rozdílu, je použít čtyři RC sítě, každá nabízející fázový posun 45°. Lze tedy zavést, že RC fázové oscilátory lze navrhnout mnoha způsoby, protože počet RC sítí v nich není pevně daný. Je však třeba poznamenat, že i když zvýšení počtu stupňů zvyšuje frekvenční stabilitu obvodu, zároveň negativně ovlivňuje výstupní frekvenci oscilátoru kvůli efektu zatěžování.
Obecný výraz pro frekvenci oscilací vygenerovanou RC fázovým oscilátorem je dáno vztahem

Kde N je počet RC stupňů tvořených rezistory R a kondenzátory C.
Dále, jak je tomu u většiny typů oscilátorů, i RC fázové oscilátory lze navrhnout pomocí operačního zesilovače jako součásti zesilovačové sekce (Obrázek 3). Způsob fungování zůstává stejný, je však třeba poznamenat, že zde je požadovaný fázový posun 360° nabízen kolektivně RC fázovými sítěmi a Operačním zesilovačem pracujícím v inverzním uspořádání.

Dále je třeba poznamenat, že frekvence RC fázových oscilátorů lze měnit změnou buď rezistorů nebo kondenzátorů. Nicméně, obecně jsou rezistory ponechány konstantní, zatímco kondenzátory jsou gang-tuned. Pokud porovnáme RC fázové oscilátory s LC oscilátory, můžeme pozorovat, že první používají více komponent obvodu než druhé. Tedy, výstupní frekvence vygenerovaná RC oscilátory může odcházet od vypočtené hodnoty více než v případě LC oscilátorů. Nicméně, jsou používány jako lokální oscilátory pro synchronní přijímače, hudební nástroje a jako generátory nízkých a/nebo audiofrekvencí.

Prohlášení: Respektujte původ, doporučujte kvalitní články, pokud dojde ke porušení autorských práv, prosím, kontaktujte nás pro odstranění.