Фазовый сдвигающий генератор на RC-цепи

RC фазовые сдвиговые генераторы используют RC-цепь (схема 1) для обеспечения необходимого фазового сдвига обратного сигнала. Они обладают отличной частотной стабильностью и могут выдавать чистую синусоиду для широкого диапазона нагрузок.

Идеально простая RC-цепь должна иметь выход, который опережает вход на 90°.

Однако, на практике, разность фаз будет меньше, поскольку конденсатор, используемый в цепи, не может быть идеальным. Математически угол фазы RC-цепи выражается как

где XC = 1/(2πfC) — это реактивное сопротивление конденсатора C, а R — это резистор. В генераторах, такие RC-фазовые сдвиговые цепи, каждая из которых обеспечивает определенный фазовый сдвиг, могут быть соединены последовательно, чтобы удовлетворить условие фазового сдвига, заданное критерием Баркхаузена.

Один из таких примеров — это случай, когда RC фазовый сдвиговый генератор формируется путем последовательного соединения трех RC-фазовых сдвиговых цепей, каждая из которых обеспечивает фазовый сдвиг 60°, как показано на рисунке 2.

Здесь резистор коллектора RC ограничивает ток коллектора транзистора, резисторы R1 и R (ближайшие к транзистору) образуют делитель напряжения, а резистор эмиттера RE улучшает стабильность. Далее, конденсаторы CE и Co являются соответственно обходным конденсатором эмиттера и конденсатором развязки по постоянному току на выходе. Кроме того, схема также показывает три RC-цепи, используемые в обратной связи.

Эта схема вызывает смещение выходного сигнала на 180° во время его прохождения от выходного вывода к базе транзистора. Затем этот сигнал снова смещается на 180° транзистором в цепи, так как разница фаз между входом и выходом составляет 180° в случае схемы с общим эмиттером. Это делает общую разницу фаз равной 360°, удовлетворяя условию разности фаз.
Еще один способ удовлетворить условие разности фаз — использовать четыре RC-цепи, каждая из которых обеспечивает фазовый сдвиг 45°. Таким образом, можно сделать вывод, что RC фазовые сдвиговые генераторы могут быть спроектированы различными способами, так как количество RC-цепей в них не является фиксированным. Однако следует отметить, что, хотя увеличение числа каскадов повышает частотную стабильность схемы, оно также негативно влияет на выходную частоту генератора из-за эффекта нагрузки.
Обобщенное выражение для частоты колебаний, создаваемых RC фазовым сдвиговым генератором, дается следующим образом

где N — число RC-каскадов, образованных резисторами R и конденсаторами C.
Кроме того, как и в случае большинства типов генераторов, даже RC-фазовые сдвиговые генераторы могут быть спроектированы с использованием ОУ в качестве части усилителя (рисунок 3). Тем не менее, принцип работы остается тем же, и следует отметить, что здесь требуемый фазовый сдвиг 360° обеспечивается совместно RC-фазовыми сдвиговыми цепями и ОУ, работающим в инвертирующем режиме.

Кроме того, следует отметить, что частота RC-фазовых сдвиговых генераторов может изменяться путем изменения либо резисторов, либо конденсаторов. Однако, в общем случае, резисторы остаются постоянными, а конденсаторы настраиваются совместно. Сравнивая RC фазовые сдвиговые генераторы с LC-генераторами, можно заметить, что первые используют больше компонентов, чем вторые. Таким образом, выходная частота, генерируемая RC-генераторами, может значительно отличаться от расчетного значения, по сравнению с LC-генераторами. Тем не менее, они используются как локальные генераторы для синхронных приемников, музыкальных инструментов и в качестве низкочастотных или аудиогенераторов.

Заявление: Соблюдайте авторские права, хорошие статьи стоят того, чтобы ими делиться, если есть нарушение авторских прав, пожалуйста, свяжитесь для удаления.