Οσκιλλωτής Μετατόπισης φάσης RC

Οι κυματογεννήτριες με φάση μετατόπισης RC χρησιμοποιούν δίκτυο αντιστώματος-καταναλωτή (RC) (Εικόνα 1) για να παρέχουν την απαιτούμενη μετατόπιση φάσης του σήματος αναδρομής. Διαθέτουν εξαιρετική σταθερότητα συχνότητας και μπορούν να παράγουν καθαρό ημιτονοειδές κύμα για μεγάλο φάσμα φορτίων.

Σε ιδανικές συνθήκες, ένα απλό δίκτυο RC αναμένεται να έχει έξοδο που προηγείται της είσοδος κατά 90ο.

Ωστόσο, στην πραγματικότητα, η διαφορά φάσης θα είναι λιγότερη από αυτή, καθώς το καταναλωτή που χρησιμοποιείται στο κύκλωμα δεν μπορεί να είναι ιδανικό. Μαθηματικά, η γωνία φάσης του δικτύου RC εκφράζεται ως

Όπου, XC = 1/(2πfC) είναι η αντίδραση του καταναλωτή C και R είναι το αντίστροφο. Στους κυματογεννήτριες, αυτά τα δίκτυα μετατόπισης φάσης RC, που παρέχουν συγκεκριμένη μετατόπιση φάσης, μπορούν να συνδεθούν σε σειρά, ώστε να επιτευχθεί η συνθήκη μετατόπισης φάσης που ορίζεται από το Κριτήριο Barkhausen.

Ένα τέτοιο παράδειγμα είναι ο περίπτωση στην οποία ο κυματογεννήτρια με φάση μετατόπισης RC σχηματίζεται από τη σύνδεση τριών δικτύων μετατόπισης φάσης RC, καθένα που παρέχει μετατόπιση φάσης 60ο, όπως φαίνεται στην Εικόνα 2.

Εδώ το αντίστροφο του συλλέκτη RC περιορίζει την τροφοδοσία του συλλέκτη του τρανζίστορ, τα αντίστροφα R1 και R (πλησιέστερα στο τρανζίστορ) σχηματίζουν το διαβαθμιστή τάσης, ενώ το αντίστροφο του εκτροπέα RE βελτιώνει τη σταθερότητα. Έπειτα, τα καταναλωτή CE και Co είναι τα καταναλωτής του εκτροπέα και το καταναλωτής αποσυνδέσης DC, αντίστοιχα. Περαιτέρω, το κύκλωμα δείχνει τρία δίκτυα RC που χρησιμοποιούνται στη διαδρομή αναδρομής.

Αυτή η διάταξη προκαλεί το εξοδικό κύμα να μετατοπίζεται κατά 180ο κατά τη διάρκεια της ταξιδιώτικης του από τον εξοδικό σύνδεσμο στη βάση του τρανζίστορ. Στη συνέχεια, αυτό το σήμα θα μετατοπιστεί ξανά κατά 180ο από το τρανζίστορ στο κύκλωμα, λόγω του γεγονότος ότι η διαφορά φάσης μεταξύ της είσοδος και της εξόδου θα είναι 180ο στην περίπτωση της κοινής εκτροπής. Αυτό καθιστά τη συνολική διαφορά φάσης 360ο, ικανοποιώντας τη συνθήκη διαφοράς φάσης.
Ένα άλλο τρόπος για να ικανοποιηθεί η συνθήκη διαφοράς φάσης είναι να χρησιμοποιηθούν τέσσερα δίκτυα RC, καθένα που παρέχει μετατόπιση φάσης 45ο. Έτσι, μπορεί να συμπεραχθεί ότι οι κυματογεννήτριες με φάση μετατόπισης RC μπορούν να σχεδιαστούν με πολλούς τρόπους, καθώς το πλήθος των δικτύων RC σε αυτές δεν είναι σταθερό. Ωστόσο, πρέπει να σημειωθεί ότι, ενώ η αύξηση του αριθμού των στάδιων αυξάνει τη σταθερότητα συχνότητας του κυκλώματος, επίσης επηρεάζει αρνητικά την εξοδική συχνότητα του κυματογεννήτρια λόγω του φαινομένου φορτίου.
Η γενικευμένη έκφραση για τη συχνότητα των ταλαντώσεων που παράγεται από έναν κυματογεννήτρια με φάση μετατόπισης RC δίνεται από

Όπου, N είναι ο αριθμός των στάδιων RC που σχηματίζονται από τα αντίστροφα R και τα καταναλωτή C.
Περαιτέρω, όπως συμβαίνει με τους περισσότερους τύπους κυματογεννητών, οι κυματογεννήτριες με φάση μετατόπισης RC μπορούν να σχεδιαστούν χρησιμοποιώντας ένα OpAmp ως μέρος του τμήματος ενισχυτή (Εικόνα 3). Ωστόσο, ο τρόπος λειτουργίας παραμένει ο ίδιο, με την παρατήρηση ότι, εδώ, η απαιτούμενη μετατόπιση φάσης 360ο παρέχεται συλλογικά από τα δίκτυα μετατόπισης φάσης RC και το Op-Amp που λειτουργεί σε αντιστρόφη διάταξη.

Περαιτέρω, πρέπει να σημειωθεί ότι η συχνότητα των κυματογεννητών με φάση μετατόπισης RC μπορεί να μεταβληθεί αλλάζοντας είτε τα αντίστροφα είτε τα καταναλωτή. Ωστόσο, συνήθως, τα αντίστροφα παραμένουν σταθερά, ενώ τα καταναλωτή είναι προσαρμοσμένα. Στη συνέχεια, συγκρίνοντας τους κυματογεννήτριες με φάση μετατόπισης RC με τους κυματογεννητές LC, μπορεί κανείς να παρατηρήσει ότι, οι πρώτοι χρησιμοποιούν περισσότερα συστατικά κυκλώματος από τους δεύτερους. Έτσι, η εξοδική συχνότητα που παράγεται από τους κυματογεννητές RC μπορεί να αποκλίνει περισσότερο από την υπολογισμένη τιμή σε σύγκριση με τους κυματογεννητές LC. Ωστόσο, χρησιμοποιούνται ως τοπικοί κυματογεννητές για συγχρονιστικούς λήψεις, μουσικά όργανα και ως γεννήτριες χαμηλών και/ή ήχου.

Δήλωση: Σεβασμός στο πρωτότυπο, καλά άρθρα αξίζει να μοιραστούν, εάν υπάρχει παραβίαση πνευματικών δικαιωμάτων επικοινωνήστε για διαγραφή.