An oscilátor je elektronické zariadenie, ktoré poskytuje dobrú frekvenčnú stabilitu a tvar vlny pomocou odporových a kapacitných prvkov. Tieto oscilátory sú pomenované ako oscilátor fázového posuvu alebo RC oscilátor. Tento druh oscilátora obsahuje ďalšie výhody, ktoré sa dajú použiť pri extrémne nízkych frekvenciách. V oscilátore fázového posuvu 1800fázy je možné dosiahnuť skôr obvodom fázového posuvu ako kapacitnou alebo indukčnou väzbou. Ďalších 1800fázy možno zaviesť kvôli vlastnostiam tranzistora. Preto môže byť energia, ktorá sa dodáva späť v smere obvodu nádrže, presnou fázou. Tento článok pojednáva o prehľade oscilátora fázového posuvu RC, princípe práce, schéme zapojenia využívajúcej operačný zosilňovač a BJT a jeho aplikáciách.
Čo je RC oscilátor?
RC oscilátor je sínusový oscilátor, ktorý sa používa na generovanie sínusovej vlny ako výstupu pomocou lineárneho elektronické komponenty . Oscilátor ako ladené LC obvody pracujú na vysokých frekvenciách, avšak pri nízkych frekvenciách sú kondenzátory a tlmivky v okruhu nádrže inak časový obvod by bol extrémne veľký.
Preto je tento oscilátor vhodnejší pre nízkofrekvenčné aplikácie. Tento oscilátor obsahuje sieť so spätnou väzbou a zosilňovač . Spätná väzba n / w sa nazýva aj ako fázový posun n / w, ktorý je možné navrhnúť pomocou rezistorov a kondenzátorov. Tieto môžu byť usporiadané vo forme rebríka. To je dôvod, prečo sa tento oscilátor nazýva ako rebríkový oscilátor.
Poďme si povedať o obvode RC oscilátora, ktorý sa dá použiť v sieti so spätnou väzbou predtým, ako pochopíme fungovanie tohto oscilátora.
Princíp fungovania RC oscilátora
Princíp činnosti RC oscilátora je obvod, ktorý využíva RC sieť na zabezpečenie fázového posunu, ktorý je nevyhnutný pre signál odozvy. Tieto oscilátory majú vynikajúcu frekvenčnú silu a rovnako môžu ustúpiť čistej sínusovej vlne používanej pre širokú škálu záťaží.
Oscilátor RC fázového posuvu pomocou BJT
RC fázový posun oscilátor pomocou BJT je zobrazený nižšie. Tranzistor použitý v tomto obvode je aktívnym prvkom pre zosilňovač. Pracovný bod jednosmerného prúdu v aktívnej oblasti tranzistora je možné nastaviť napájacím napätím Vcc a rezistormi R1, R2, RC a RE.
RC-oscilátor pomocou-BJT
Kondenzátor CE je obtokový kondenzátor. Tu sa tri RC segmenty berú ako rovnocenné a odpor v poslednej sekcii môže byť R ’= R - hie.
„Hie“ tranzistora je vstupný odpor, ktorý sa môže pridať k R “, preto je odpor siete, ktorý je známy cez obvod,„ R “.
R1 a R2 rezistory sú predpínacie rezistory, ktoré sú vynikajúce, a preto nemajú žiadny vplyv na činnosť striedavého obvodu. Aj z dôvodu nevýznamnej impedancie prístupnej kombináciou RE - CE tiež neexistuje žiadny dôsledok pre prevádzku na striedavý prúd.
Keď sa do obvodu dodáva energia, potom šumové napätie začína osciláciami v obvode. V tranzistorovom zosilňovači malý zosilňovač základného prúdu generuje prúd, ktorý môže byť 1800fáza posunutá.
Kedykoľvek tento signál reaguje na vstup zosilňovača, potom bude opäť fázovo posunutý o 1800. Ak je zisk slučky ekvivalentný jednote, potom sa vygenerujú ďalšie oscilácie.
Obvod je možné zjednodušiť použitím ekvivalentného striedavého obvodu a potom môžeme získať frekvenciu oscilácií, ako je uvedené nižšie.
f = 1 / (2πRC √ ((4Rc / R) + 6))
Keď Rc / R je<< 1, then
f = 1 / (2πRC√ 6)
Stav pokračujúcich kmitov,
hfe = (4Rc / R) + 23 + (29 R / Rc)
Pre RC oscilátor fázového posuvu používajúci R = Rc musí byť pre pokračujúce oscilácie použité „hfe“ 56.
Z vyššie uvedených rovníc sa na zmenu frekvencie kmitania musia zmeniť hodnoty kondenzátora a odporu.
Aby sa však splnili podmienky oscilácie, mali by sa hodnoty troch segmentov meniť súčasne. V praxi to nie je možné, preto sa RC oscilátor používa ako oscilátor s pevnou frekvenciou používaný na všetky praktické účely.
RC oscilátor využívajúci operačný zosilňovač
Oscilátory RC s operačným zosilňovačom sú bežne používané oscilátory v porovnaní s tranzistorovými oscilátormi. Tento typ oscilátora pozostáva z operačného zosilňovača ako zosilňovacieho stupňa a troch RC kaskádových sietí ako spätnoväzbového obvodu, ako je to znázornené na obrázku nižšie.
RC-oscilátor-využívajúci-operačný zosilňovač
Toto operačný zosilňovač je prevádzkovaný v invertujúcom režime, a preto je výstupný signál operačného zosilňovača posunutý o 180 stupňov na vstupný signál, ktorý sa objavil na invertujúcej svorke. A ďalších 180 stupňov fázového posuvu poskytuje sieť RC spätnej väzby, a teda podmienka na získanie oscilácií.
Inak zisk zosilňovača operačný zosilňovač možno regulovať pomocou odporov ako Rf a R1. Na získanie potrebných oscilácií je možné zisk upraviť tak, aby bol produkt spätnoväzbového zosilnenia siete a zosilnenia operačného zosilňovača o niečo lepší ako 1.
Tento obvod funguje ako oscilátor, keď je zisk slučky vyšší ako „1“, ak operačný zosilňovač ponúka vyšší ako 29.
Frekvencia oscilácií sa dá odvodiť z nasledujúcej rovnice
1 / (2πRC√ 6)
Podmienku oscilácií je možné zadať s A ≥ 29.
Hodnotu zisku zosilňovača je možné získať tak, že oscilácie prebiehajú v obvode reguláciou R1 a Rf.
Aplikácie RC oscilátora
Medzi aplikácie tohto oscilátora patria nasledujúce.
- RC oscilátory sa používajú v nízkofrekvenčných aplikáciách.
- Medzi aplikácie týchto oscilátorov patrí hlavne hlasová syntéza, hudobné nástroje a jednotky GPS, ktoré pracujú na všetkých zvukových frekvenciách.
Toto je teda všetko o RC oscilátor a frekvenciu tohto oscilátora je možné meniť buď kondenzátormi, alebo odpormi. Všeobecne sú však rezistory rezervované stále, zatiaľ čo kondenzátory sú vyladené. Po vyhodnotení oscilátorov pomocou LC oscilátorov si môžeme všimnúť, že ten prvý používa počet komponentov ako ten posledný. Preto sa frekvencia o / p, ktorá sa generuje z týchto oscilátorov, môže oveľa viac vzďaľovať od nameranej hodnoty ako LC oscilátory. Používajú sa však ako miestne oscilátory používané pre hudobné nástroje, synchrónne prijímače a generátory zvukových frekvencií. Tu je otázka, aké sú výhody a nevýhody RC oscilátora?
