Oscillatore a Fase RC

Gli oscillatori a sfasamento di fase RC utilizzano una rete resistivo-capacitiva (RC) (Figura 1) per fornire lo sfasamento di fase richiesto dal segnale di retroazione. Hanno eccellente stabilità di frequenza e possono produrre un'onda sinusoidale pura per una vasta gamma di carichi.

Idealmente, una semplice rete RC dovrebbe avere un'uscita che precede l'ingresso di 90°.

Tuttavia, nella realtà, la differenza di fase sarà inferiore a questa poiché il condensatore utilizzato nel circuito non può essere ideale. Matematicamente, l'angolo di fase della rete RC è espresso come

Dove, XC = 1/(2πfC) è la reattività del condensatore C e R è il resistore. Negli oscillatori, queste reti RC di sfasamento di fase, ciascuna delle quali offre uno sfasamento definito, possono essere concatenate in modo da soddisfare la condizione di sfasamento imposta dal Criterio di Barkhausen.

Un esempio di ciò è il caso in cui l'oscillatore a sfasamento di fase RC è formato concatenando tre reti di sfasamento di fase RC, ciascuna delle quali offre uno sfasamento di 60°, come mostrato nella Figura 2.

Qui, il resistore di raccolta RC limita la corrente di raccolta del transistor, i resistori R1 e R (più vicini al transistor) formano la rete divisore di tensione, mentre il resistore dell'emettitore RE migliora la stabilità. Successivamente, i condensatori CE e Co sono rispettivamente il condensatore di bypass dell'emettitore e il condensatore di decoupling DC dell'uscita. Inoltre, il circuito mostra tre reti RC impiegate nel percorso di retroazione.

Questa disposizione causa uno sfasamento dell'onda d'uscita di 180° durante il suo percorso dall'uscita al base del transistor. Successivamente, questo segnale sarà nuovamente sfasato di 180° dal transistor nel circuito, poiché la differenza di fase tra ingresso e uscita sarà di 180° nel caso di configurazione con emettitore comune. Ciò rende la differenza di fase netta di 360°, soddisfacendo la condizione di differenza di fase.
Un altro modo per soddisfare la condizione di differenza di fase è utilizzare quattro reti RC, ciascuna delle quali offre uno sfasamento di 45°. Pertanto, si può concludere che gli oscillatori a sfasamento di fase RC possono essere progettati in molti modi, poiché il numero di reti RC in essi non è fisso. Tuttavia, va notato che, sebbene un aumento del numero di stadi aumenti la stabilità di frequenza del circuito, esso influenza negativamente la frequenza d'uscita dell'oscillatore a causa dell'effetto di carico.
L'espressione generalizzata per la frequenza delle oscillazioni prodotte da un oscillatore a sfasamento di fase RC è data da

Dove, N è il numero di stadi RC formati dai resistori R e i condensatori C.
Inoltre, come nel caso di molti tipi di oscillatori, anche gli oscillatori a sfasamento di fase RC possono essere progettati utilizzando un OpAmp come parte della sezione amplificatrice (Figura 3). Tuttavia, il modo di funzionamento rimane lo stesso, e va notato che, qui, lo sfasamento di 360° richiesto è offerto collettivamente dalle reti RC di sfasamento di fase e dall'Op-Amp in configurazione invertente.

Inoltre, va notato che la frequenza degli oscillatori a sfasamento di fase RC può essere variata cambiando o i resistori o i condensatori. Tuttavia, in generale, i resistori vengono mantenuti costanti, mentre i condensatori vengono tarati in gruppo. Successivamente, confrontando gli oscillatori a sfasamento di fase RC con gli oscillatori LC, si può notare che, i primi utilizzano più componenti del circuito dei secondi. Pertanto, la frequenza d'uscita prodotta dagli oscillatori RC può deviare molto dal valore calcolato rispetto al caso degli oscillatori LC. Tuttavia, vengono utilizzati come oscillatori locali per ricevitori sincroni, strumenti musicali e come generatori di bassa e/o audio-frequenza.

Dichiarazione: Rispettare l'originale, gli articoli di qualità meritano di essere condivisi, in caso di violazione dei diritti di autore contattare per la cancellazione.