RC 위상 이동 발진기

RC 위상 이동 오실레이터는 피드백 신호에 필요한 위상을 제공하기 위해 저항- kondensator (RC) 네트워크(도 1)를 사용합니다. 이들은 뛰어난 주파수 안정성을 가지고 있으며, 다양한 부하 범위에서 순수한 사인파를 생성할 수 있습니다.

이론적으로 간단한 RC 네트워크는 출력이 입력보다 90o 앞서야 합니다.

그러나 실제로는 회로에서 사용되는 콘덴서가 이상적이지 않기 때문에 위상 차이는 이보다 작게 됩니다. 수학적으로 RC 네트워크의 위상 각은 다음과 같이 표현됩니다

여기서 XC = 1/(2πfC)는 콘덴서 C의 반응이며 R은 저항입니다. 오실레이터에서는 이러한 종류의 RC 위상 이동 네트워크를 각각 특정 위상 이동을 제공하도록 병렬 연결하여 Barkhausen 기준에 의한 위상 이동 조건을 충족시킬 수 있습니다.

하나의 예는 세 개의 RC 위상 이동 네트워크를 병렬로 연결하여 각각 60o의 위상 이동을 제공하는 RC 위상 이동 오실레이터를 형성하는 경우입니다. 도 2와 같습니다.

여기서 컬렉터 저항 RC는 트랜지스터의 컬렉터 전류를 제한하며, 저항 R1과 R(트랜지스터에 가장 가까운)은 전압 분배기 네트워크를 형성하고, 에미터 저항 RE는 안정성을 향상시킵니다. 다음으로, 콘덴서 CE와 Co는 각각 에미터 바이패스 콘덴서와 출력 DC 디커플링 콘덴서입니다. 또한, 회로는 피드백 경로에서 세 개의 RC 네트워크를 보여줍니다.

이 구성은 출력 신호가 출력 단자에서 트랜지스터의 베이스까지 이동하면서 180o만큼 위상 이동하게 합니다. 다음으로, 이 신호는 회로 내의 트랜지스터에 의해 다시 180o만큼 위상 이동하게 됩니다. 공통 에미터 구성을 사용하는 경우 입력과 출력 사이의 위상 차이는 180o입니다. 이를 통해 총 위상 차이는 360o가 되어 위상 차이 조건을 만족하게 됩니다. 위상 차이 조건을 만족시키는 또 다른 방법은 각각 45o의 위상 이동을 제공하는 네 개의 RC 네트워크를 사용하는 것입니다. 따라서 RC 위상 이동 오실레이터는 RC 네트워크의 수가 고정되어 있지 않기 때문에 다양한 방식으로 설계될 수 있습니다. 그러나 단계 수가 증가하면 회로의 주파수 안정성이 향상되지만, 로딩 효과로 인해 오실레이터의 출력 주파수에도 악영향을 미칩니다.
일반적인 RC 위상 이동 오실레이터의 진동 주파수 식은 다음과 같습니다

여기서 N은 저항 R과 콘덴서 C로 형성된 RC 단계의 수입니다.
또한 대부분의 오실레이터와 마찬가지로, RC 위상 이동 오실레이터도 OpAmp를 증폭기 부분으로 사용하여 설계할 수 있습니다(도 3). 그럼에도 불구하고 작동 모드는 동일하며, 여기서는 RC 위상 이동 네트워크와 역방향으로 작동하는 Op-Amp가 함께 360o의 필요 위상 이동을 제공합니다.

또한, RC 위상 이동 오실레이터의 주파수는 저항이나 콘덴서를 변경하여 변화시킬 수 있습니다. 그러나 일반적으로 저항은 일정하게 유지되고, 콘덴서는 그룹 튜닝됩니다. 다음으로, RC 위상 이동 오실레이터와 LC 오실레이터를 비교하면, 전자는 후자보다 더 많은 회로 구성 요소를 사용한다는 것을 알 수 있습니다. 따라서 RC 오실레이터에서 생성된 출력 주파수는 계산 값에서 크게 벗어날 수 있습니다. 그럼에도 불구하고, 이들은 동기 수신기, 음악 기기 및 저주파 및/또는 오디오 주파수 발생기에 사용됩니다.

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