RC vaiheenmuuntaja

RC vaiheensiveltäjät käyttävät vastus-kondensaattori (RC) -verkkoa (Kuva 1) palautus-signaalin vaatimaan vaiheensivettä. Ne tarjoavat erinomaisen taajuusstabiilisuuden ja voivat tuottaa puhtaan sinimuodon laajan latausten kirjon käsittelyyn.

Idealisesti yksinkertaiselta RC-verkolta odotetaan olevan ulostulo, joka johtaa syöttöä 90o:lla.

Kuitenkin todellisuudessa vaihe-ero on tätä pienempi, koska kondensaattori, jota käytetään piirissä, ei voi olla ideaalinen. Matemaattisesti RC-verkon vaihekulma ilmaistaan

Missä XC = 1/(2πfC) on kondensaattorin C vastus ja R on vastus. Vaiheensiveltäjissä tällaisia RC-vaiheensivettä verkoita, jotka tarjoavat määriteltyä vaihe-eroa, voidaan kytkentä keskenään niin, että ne täyttävät Barkhausenin kriteerin asettaman vaihe-eron ehdot.

Yksi sellainen esimerkki on tapaus, jossa RC vaiheensiveltäjä muodostetaan kytkemällä yhteen kolme RC-vaiheensivettä verkkoa, jotka tarjoavat jokainen 60o vaihe-eron, kuten Kuva 2 näyttää.

Tässä kerroinvastus RC rajoittaa transistorin kerroinvirtaa, vastukset R1 ja R (lähimpänä transistoria) muodostavat jännitejaon verkoston, kun taas emittorivastus RE parantaa stabiilisuutta. Sitten kondensaattorit CE ja Co ovat emittorin ohituskondensaattori ja ulostulon DC-dekuplauskondensaattori. Lisäksi piirissä on kolme RC-verkkoa palautuspolussa.

Tämä järjestely aiheuttaa, että ulostulon aaltomuoto siirtyää 180o sen matkan varrella, joka kulkee ulostulopistosta transistorin pohjaan. Tämän signaalin siirtyy uudelleen 180o transistorissa piirissä, koska vaihe-ero syötteen ja ulostulon välillä on 180o yleisessä emittori-konfiguraatiossa. Tämä tekee nettovaihe-eron 360o, mikä täyttää vaihe-eron ehdon.
Toinen tapa täyttää vaihe-eron ehdot on käyttää neljä RC-verkkoa, jotka tarjoavat jokainen 45o vaihe-eron. Siksi voidaan päätellä, että RC vaiheensiveltäjiä voidaan suunnitella monilla tavoilla, sillä niissä olevien RC-verkkojen lukumäärä ei ole kiinteä. Kuitenkin on huomattava, että vaikka vaiheiden määrän lisääminen lisää piirin taajuusstabiilisuutta, se myös haittaa vaiheensiveltäjän ulostulotaajuutta latauseffektin vuoksi.
Yleistetty ilmaisu RC-vaiheensiveltäjän tuottamalle heilahtelulle on

Missä N on RC-tasoja muodostavan vastusten R ja kondensaattorien C lukumäärä.
Lisäksi, kuten useimmissa värähtelimissä, myös RC-vaiheensiveltäjiä voidaan suunnitella käyttämällä OpAmpia osana vahvistinta (Kuva 3). Kuitenkin toimintatapa pysyy samana, mutta on huomattava, että tässä vaadittu 360o vaihe-ero tarjotaan yhteisesti RC-vaiheensivettä verkoista ja Op-Amp:n toiminnassa käänteiskonfiguraatiossa.

Lisäksi on huomattava, että RC-vaiheensiveltäjien taajuutta voidaan vaihtaa muuttamalla joko vastuksia tai kondensaattoreita. Kuitenkin yleisesti ottaen vastukset pysyvät vakioina, kun taas kondensaattoreita säädellään ryhmäksi. Vertailemalla RC vaiheensiveltäjiä LC-värähteliin kanssa, voidaan huomata, että edelliset käyttävät enemmän komponentteja kuin jälkimmäiset. Näin ollen RC-värähtelimistä tuotettu ulostulotaajuus voi poiketa laskettusta arvosta enemmän kuin LC-värähtelimissä. Huolimatta tästä niitä käytetään paikallisvärähteliminä synkronisille vastaanotimille, musiikkisoitteille ja alke- ja äänitaajuuksien generaattoreina.

Lausunto: Kunnioita alkuperäistä, hyviä artikkeleita on jakamisen arvoisia, jos on rikkominen tekijänoikeuksia pyydä poistamaan.