Jak zbudować obwód oscylatora RC

Jak Zbudowac Obwod Oscylatora Rc



Oscylatory wykorzystują elementy rezystancyjne i pojemnościowe do wytwarzania przebiegów wyjściowych o stabilnej częstotliwości. Przy bardzo niskich częstotliwościach oscylator ten zapewnia dodatkowe korzyści. Obwód przesunięcia fazowego może osiągnąć 180 stopni fazy w oscylatorze RC. Charakterystyka tranzystora pozwala na dodatkowe przesunięcie fazy o 180 stopni, co powoduje generowanie oscylacji. W tym artykule szczegółowo omówiono oscylatory RC.

Co to jest oscylator RC?

Oscylator RC wykorzystuje liniowe elementy elektryczne do tworzenia fali sinusoidalnej. Przy wysokich częstotliwościach oscylatory działają jak dostrojone obwody LC, ale przy niskich częstotliwościach kondensatory i cewki indukcyjne w obwodzie elektrycznym będą dość duże. Ten oscylator jest preferowany w zastosowaniach opartych na niskich częstotliwościach. Oscylator RC składa się ze wzmacniacza wraz z obwodem sprzężenia zwrotnego. Sprzężenie zwrotne zwane przesunięciem fazowym można wytworzyć za pomocą rezystorów i kondensatorów.

Zasada działania

Obwód oscylatora RC wykorzystuje sieć RC do zapewnienia przesunięcia fazowego potrzebnego sygnału odpowiedzi. Oscylatory te wytwarzają czystą falę sinusoidalną dla szerokiego zakresu obciążeń i mają wysoką częstotliwość.







Poniżej pokazano podstawowy oscylator RC wykorzystujący tranzystor. Tranzystor w tym obwodzie jest aktywnym elementem stopnia wzmacniającego. Napięcie zasilania V cc i rezystory R 1 , R 2 , RC i R I określić punkt pracy DC aktywnego obszaru tranzystora.





C I w powyższym obwodzie pełni funkcję kondensatora obejściowego. Tutaj trzy segmenty RC są równoważne i R’ = R – hie reprezentuje ostateczny opór przekroju. „Hie” oznacza rezystancję tranzystora, więc całkowita rezystancja sieci obwodu wynosi „R”.





R 1 i R 2 rezystory nie mają wpływu na działanie obwodu. Minimalna wartość impedancji dostępna z R I -C I kombinacja ma również minimalny wpływ na działanie prądu przemiennego.

Napięcie szumu powoduje oscylacje obwodu po podłączeniu zasilania. Wzmacniacz o małym prądzie bazowym wytwarza we wzmacniaczu tranzystorowym prądy z przesunięciem fazowym o 180 stopni. Sygnał ten zostanie ponownie przesunięty w fazie o 180 stopni, gdy zareaguje na wejścia wzmacniacza. Aby uzyskać jedność, oscylacje będą kontynuowane.



Użycie analogowego obwodu prądu przemiennego upraszcza obwód i daje częstotliwość oscylacji:

Jeśli R C /R <<1;

Z powyższych równań zmiana wartości kondensatora i rezystora powoduje zmianę częstotliwości oscylacji.

Oscylator RC ze wzmacniaczem operacyjnym

Poniższy rysunek przedstawia oscylator ze wzmacniaczem operacyjnym i trzema obwodami kaskadowymi RC używanymi jako obwody sprzężenia zwrotnego.

Ponieważ ten wzmacniacz operacyjny odwraca, jego sygnał wyjściowy jest odchylony o 180 stopni od sygnału wejściowego na zacisku odwracającym. Sieć sprzężenia zwrotnego RC dodaje przesunięcie fazowe o 180 stopni, powodując oscylacje.

Rezystory takie jak R F i R 1 może regulować wzmocnienie wzmacniacza operacyjnego. Dostosuj wzmocnienie tak, aby wzmocnienie sieci sprzężenia zwrotnego i wzmocnienie wzmacniacza operacyjnego było nieco większe niż 1, aby osiągnąć pożądane oscylacje.

Wzmocnienie obwodu większe niż 1 sprawia, że ​​obwód ten jest oscylatorem, jeśli wzmacniacz operacyjny ma wzmocnienie większe niż 29. Częstotliwość oscylacji można obliczyć za pomocą następującego równania:

Warunek oscylacji można zapewnić przy A ≥ 29. Wzmocnienie wzmacniacza można regulować tak, aby oscylacje występowały w obwodzie sterującym R 1 i R F .

Jak zbudować obwód oscylatora RC?

Dla częstotliwości oscylacyjnej 5 kHz zaprojektuj trójstopniowy obwód oscylatora RC z kondensatorami sprzężenia zwrotnego o pojemności 2,5 nF. Narysuj końcowy oscylator RC. Częstotliwość wyjściowa oscylatora RC jest określona wzorem:

Aby obliczyć rezystor sprzężenia zwrotnego w konfiguracji wzmacniacza operacyjnego:

Standardowe wzmocnienie wzmacniacza operacyjnego umożliwiające podtrzymanie oscylacji wynosi 29:

Obwód oscylatora RC będzie wyglądał następująco:

Wniosek

W oscylatorach RC częstotliwość można zmieniać za pomocą kondensatorów lub rezystorów. Jednakże rezystory są utrzymywane na stałym poziomie, podczas gdy kondensatory są regulowane zgodnie z wymaganiami. Stosowane są jako oscylatory instrumentów muzycznych, generatory częstotliwości audio i odbiorniki synchroniczne.