RC-faseverschuiving oscillator

RC faseverschuiving oscillatoren gebruiken een weerstand-condensator (RC) netwerk (Figuur 1) om de faseverschuiving te bieden die nodig is voor het feedbacksignaal. Ze hebben uitstekende frequentiestabiliteit en kunnen een zuivere sinusgolf opleveren voor een breed scala aan belastingen.

Ideaal gezien wordt er van een eenvoudig RC-netwerk verwacht dat de uitvoer de invoer met 90o vooruit loopt.

Echter, in de praktijk zal de fasedifferentie kleiner zijn dan dit, omdat de condensator die in het circuit wordt gebruikt niet ideaal kan zijn. Wiskundig wordt de fasehoek van het RC-netwerk uitgedrukt als

Waarbij, XC = 1/(2πfC) de reactantie van de condensator C is en R de weerstand. In oscillatoren kunnen deze soorten RC faseverschuiving netwerken, elk met een bepaalde faseverschuiving, worden gecascadeerd om zo aan de faseverschuivingvoorwaarde voldaan te doen die wordt gesteld door het Barkhausen criterium.

Een voorbeeld hiervan is het geval waarin RC faseverschuiving oscillator wordt gevormd door drie RC faseverschuiving netwerken te cascaden, elk met een faseverschuiving van 60o, zoals getoond in Figuur 2.

Hier beperkt de collectorweerstand RC de collectorstroom van de transistor, de weerstanden R1 en R (dichtst bij de transistor) vormen het spanningsdeler netwerk terwijl de emitterweerstand RE de stabiliteit verbetert. Vervolgens zijn de condensatoren CE en Co respectievelijk de emitter bypass condensator en de uitvoer DC decoupling condensator. Verder toont het circuit ook drie RC netwerken die in het feedbackpad worden toegepast.

Deze opstelling zorgt ervoor dat de uitvoer golfvorm tijdens haar reis vanaf de uitvoerterminal naar de basis van de transistor verschuift met 180o. Vervolgens wordt dit signaal opnieuw verschoven met 180o door de transistor in het circuit, omdat de fasedifferentie tussen de invoer en de uitvoer 180o is in het geval van de gemeenschappelijke emitterconfiguratie. Dit maakt de netto fasedifferentie 360o, wat voldoet aan de fasedifferentievoorwaarde.
Een andere manier om aan de fasedifferentievoorwaarde te voldoen, is om vier RC netwerken te gebruiken, elk met een faseverschuiving van 45o. Daarom kan worden geconcludeerd dat RC faseverschuiving oscillatoren op veel manieren kunnen worden ontworpen, aangezien het aantal RC netwerken daarin niet vastligt. Het moet echter worden opgemerkt dat, hoewel een toename in het aantal trappen de frequentiestabiliteit van het circuit verhoogt, het ook nadelig uitwerkt op de uitvoerfrequentie van de oscillator door het belastings effect.
De algemene expressie voor de frequentie van de oscillaties die door een RC faseverschuiving oscillator worden geproduceerd, wordt gegeven door

Waarbij, N het aantal RC trappen is gevormd door de weerstanden R en de condensatoren C.
Verder, zoals bij de meeste types oscillatoren, kunnen zelfs RC faseverschuiving oscillatoren worden ontworpen met een OpAmp als onderdeel van de versterkerafdeling (Figuur 3). Echter, de werkwijze blijft hetzelfde, terwijl moet worden opgemerkt dat hier de vereiste faseverschuiving van 360o wordt geboden door de RC faseverschuiving netwerken en de Op-Amp die werkt in geïnverteerde configuratie.

Verder moet worden opgemerkt dat de frequentie van de RC faseverschuiving oscillatoren kan worden gewijzigd door ofwel de weerstanden of de condensatoren te veranderen. Echter, in het algemeen worden de weerstanden constant gehouden terwijl de condensatoren gang-tuned worden. Door de RC faseverschuiving oscillatoren te vergelijken met LC oscillatoren, kan men opmerken dat de voormalige meer schakelingcomponenten gebruikt dan de laatste. Dus kan de uitvoerfrequentie die door de RC oscillatoren wordt geproduceerd, aanzienlijk afwijken van de berekende waarde, in vergelijking met LC oscillatoren. Desondanks worden ze gebruikt als lokale oscillatoren voor synchrone ontvangers, muziekinstrumenten en als lage en/of audio-frequentiegeneratoren.

Verklaring: Respecteer het oorspronkelijke, goede artikelen zijn de moede gedeeld, indien er een inbreuk is wordt gevraagd om te verwijderen.