RC位相シフト発振器

RC位相シフト発振器は、フィードバック信号に必要な位相シフトを提供するために抵抗キャパシタ（RC）ネットワーク（図1）を使用します。これらは優れた周波数安定性を持ち、幅広い負荷に対して純粋な正弦波を得ることができます。

理想的には、単純なRCネットワークは入力に対して90度先行する出力を有すると期待されます。

しかし、実際には、回路に使用されるキャパシタが理想ではないため、位相差はこれよりも小さくなります。数学的にRCネットワークの位相角は次のように表されます

ここで、XC = 1/(2πfC) はキャパシタ C のリアクタンスであり、R は抵抗です。発振器では、これらの種類のRC位相シフトネットワークをカスケード接続することで、バークハウゼン基準によって導かれる位相シフト条件を満たすことができます。

そのような例の一つは、RC位相シフト発振器が3つのRC位相シフトネットワークをカスケード接続して形成され、それぞれが60度の位相シフトを提供する場合です。これは図2に示されています。

ここでは、コレクタ抵抗 RC はトランジスタのコレクタ電流を制限し、抵抗 R1 と R（トランジスタに最も近いもの）は電圧分割器ネットワークを形成し、エミッタ抵抗 RE は安定性を向上させます。次に、キャパシタ CE と Co はそれぞれエミッタバイパスキャパシタと出力DCデカップリングキャパシタです。さらに、回路はフィードバックパスに3つのRCネットワークを使用しています。

この配置により、出力波形は出力端子からトランジスタのベースまでの移動中に180度シフトします。次に、この信号は共通エミッタ構成の場合、入力と出力との間の位相差が180度であるため、回路内のトランジスタによって再び180度シフトされます。これにより、ネット位相差は360度となり、位相差条件を満たします。
もう一つの位相差条件を満たす方法は、各々が45度の位相シフトを提供する4つのRCネットワークを使用することです。したがって、RC位相シフト発振器は、それらに含まれるRCネットワークの数が固定されていないため、多くの方法で設計することができます。ただし、段数の増加は回路の周波数安定性を高める一方で、ローディング効果により発振器の出力周波数にも悪影響を与えることに注意してください。
RC位相シフト発振器によって生じる振動の周波数の一般的な式は次のとおりです

ここで、N は抵抗 R とキャパシタ C によって形成されたRCステージの数です。
さらに、ほとんどのタイプの発振器と同じように、RC位相シフト発振器もオペアンプを増幅器セクションの一部として設計することができます（図3）。ただし、動作モードは同じであり、ここでは、RC位相シフトネットワークと反転構成で動作するオペアンプが共同で必要な360度の位相シフトを提供することに注意してください。

さらに、RC位相シフト発振器の周波数は、抵抗またはキャパシタを変更することで調整することができます。ただし、一般的には、抵抗は一定に保たれ、キャパシタがギャングチューニングされます。次に、RC位相シフト発振器とLC発振器を比較すると、前者の方が後者よりも多くの回路コンポーネントを使用することがわかります。したがって、RC発振器から得られる出力周波数は、LC発振器の場合よりも計算値から大きくずれる可能性があります。それでも、同期受信機の局所発振器、楽器、低周波および/または音声周波数発生器として使用されます。

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