/ / RC Oscilator Krug - RC Oscilator Tutorial

RC Oscilator Krug - RC Oscilator Tutorial

Oscilator

U tutorijalima za pojačala vidjeli smo da jednofazno tranzistorsko pojačalo može proizvesti 180o faznog pomaka između njegovih izlaznih i ulaznih signala kada je spojen u konfiguraciji tipa klase A.

Za oscilator za održavanje oscilacijana neodređeno vrijeme, dovoljna povratna sprega ispravne faze, tj. "pozitivna povratna sprega" mora biti osigurana zajedno s pojačalom tranzistora koji se koristi kao stupanj obrnutosti kako bi se to postiglo.

U jednom RC oscilator Ulazni krug se pomiče 180o kroz pojačalo i 180 stupnjevao opet kroz drugu fazu okretanja dajući nam „180o + 180o = 360o"Faznog pomaka koji je efektivno jednak 0o time nam dajete potrebne pozitivne povratne informacije. Drugim riječima, fazni pomak petlje povratne veze treba biti "0".

U Oscilator otpora ili jednostavno RC oscilator, koristimo činjenicu da dolazi do faznog pomaka između ulaza u RC mrežu i izlaza iz iste mreže korištenjem RC elemenata u grani povratne veze.

RC mreža faznog pomaka

mreža s faznim pomakom rc

Krug na lijevoj strani pokazuje jednu mrežu otpornik-kondenzator čiji izlazni napon "vodi" ulazni napon za neki kut manji od 90o, Idealni jednopolni RC krug proizveo bi fazni pomak od točno 90 stupnjevao, i zato što 180o faznog pomaka je potrebno za oscilaciju, najmanje dva jednopolna moraju se koristiti u RC oscilator dizajn.

Međutim, u stvarnosti je teško dobiti točno 90o faznog pomaka tako da se koristi više faza. Količina stvarnog faznog pomaka u krugu ovisi o vrijednostima otpornika i kondenzatora, a odabrana frekvencija oscilacija s faznim kutom (Φ) daje se kao

RC fazni kut

Jednadžba faznog pomaka rc

Gdje: XC je kapacitivni reaktant kondenzatora, R je otpor otpornika, a ƒ je frekvencija.

U našem jednostavnom primjeru iznad, vrijednosti R i C su odabrane tako da na traženoj frekvenciji izlazni napon vodi ulazni napon pod kutom od oko 60 ° C.o, Tada se fazni kut između svakog uzastopnog RC dijela povećava za dodatnih 60 °o dajući faznu razliku između ulaza i izlaza 180o (3 x 60o) kao što pokazuje sljedeći vektorski dijagram.

Vektorski dijagram

vektorski dijagram rc oscilatora

Zatim povezujući zajedno tri takva RC mreže u seriji možemo proizvesti ukupni pomak faze u krugu od 180o na odabranoj frekvenciji i to čini osnove "oscilatora za fazni pomak" koji je poznat i kao a RC oscilator sklop.

Znamo da će u krugu pojačala bilo pomoću Bipolarnog tranzistora ili operacijskog pojačala proizvesti fazni pomak od 180o između ulaza i izlaza. Ako je između ovog ulaza i izlaza pojačala spojena trofazna mreža faznog pomaka, ukupni pomak faze potreban za povratnu povratnu vezu će postati 3 x 60o + 180o = 360o kao što je prikazano.

osnovni rc povratni krug

Tri RC stupnja su spojena kako bi se dobila potrebna nagiba za stabilnu frekvenciju oscilacija. Fazni pomak povratne petlje je -180o kada je fazni pomak svakog stupnja -60o, To se događa kada ω = 2πƒ = 1,732 / RC kao (tan 60o = 1.732). Tada za postizanje potrebnog pomaka faze u RC oscilator krug je koristiti više RC faza-prebacivanje mreže kao što je krug ispod.

Osnovni RC krug oscilatora

projektiranje rc oscilatora

Osnovni RC oscilator koji je također poznat kao a Oscilator faznog pomaka, proizvodi sinusni valni izlazni signalpovratna sprega dobivena iz kombinacije otpornik-kondenzator. Ova povratna povratna informacija iz RC mreže je posljedica sposobnosti kondenzatora da pohrani električni naboj (slično krugu LC spremnika).

Ova povratna mreža otpornik-kondenzator može bitispojeni kao što je prikazano gore da bi se proizveo glavni fazni pomak (mreža napredne faze) ili zamijenili kako bi se proizveo fazni pomak (faza retard mreža), ishod je još uvijek isti kao i oscilacije sinusnog vala samo na frekvenciji na kojoj je ukupna faza pomak je 360o.

Mijenjanjem jednog ili više otpornika ilikondenzatora u mreži faznog pomaka, frekvencija se može mijenjati i općenito se to postiže držanjem otpornika jednakim i pomoću 3-bandiranog promjenjivog kondenzatora.

Ako su svi otpornici, R i kondenzatori, C u mreži faznog pomaka, jednaki po vrijednosti, tada se frekvencija oscilacija koju proizvodi RC oscilator daje:

frekvencija oscilatora rc
  • Gdje:
  • ƒr je izlazna frekvencija u Hertzu
  • R je otpor u omama
  • C je Kapacitivnost u Faradsu
  • N je broj RC stupnjeva. (N = 3)

Budući da je kombinacija otpornik-kondenzator u RC oscilator krug također djeluje kao atenuator koji proizvodi aukupno prigušenje od -1 / 29th (Vo / Vi = β) u tri faze, naponsko pojačanje pojačala mora biti dovoljno dovoljno da prevlada te RC gubitke. Stoga, u našoj trostupanjskoj RC mreži, pojačanje pojačala mora biti jednako previše ili veće od 29.

Utjecaj učitavanja pojačala napovratna mreža utječe na učestalost oscilacija i može uzrokovati da frekvencija oscilatora bude i do 25% viša od izračunate. Tada povratne mreže treba voziti iz visokog impedancije izlazni izvor i hraniti u niske impedancije opterećenja, kao što su zajednički emiter tranzistor pojačalo, ali još bolje je koristiti operativno pojačalo jer zadovoljava ove uvjete savršeno.

Oscilator op-amp RC

Kada se koriste kao RC oscilatori, Operacijsko pojačalo RC oscilatori su češći od bipolarnih tranzistora. Oscilatorski krug sastoji se od operacijskog pojačala s negativnim dobitkom i trožičnom RC mrežom koja proizvodi 180o pomak faze. Mreža faznog prebacivanja je povezana s izlazom op-ampera natrag na njegov "inverting" ulaz kao što je prikazano dolje.

Op-amp RC krug oscilatora

krug oscilatora op-amp rc

Kako je povratna veza spojena na invertirajući ulaz, operativno pojačalo je stoga spojeno u svojoj "invertirajućoj" konfiguraciji koja proizvodi potrebneo fazni pomak dok RC mreža proizvodi ostale 180o fazni pomak na traženoj frekvenciji (180 °)o + 180o).

Premda je moguće spojiti samo dva jednopolna RC stupnja, da bi se osigurala potrebna 180o faznog pomaka (90o + 90o), stabilnost oscilatora na niskim frekvencijama je općenito slaba.

Jedna od najvažnijih značajki RC oscilator je njegova stabilnost frekvencije koja je njegova sposobnost da osigura stalnu frekvenciju sinusnog vala u različitim uvjetima opterećenja. Spajanjem tri ili čak četiri RC faze zajedno (4 x 45o), stabilnost oscilatora može se znatno poboljšati.

RC oscilatori s četiri stupnja općenito se koriste zato što općenito dostupna operativna pojačala dolaze u quad IC paketima tako da se projektira 4-stupanjski oscilator s 45o faznog pomaka u odnosu jedan na drugi relativno je lako.

RC oscilatori stabilni su i daju dobro oblikovan sinusni valizlaz s frekvencijom proporcionalnom 1 / RC i stoga je širi frekvencijski raspon moguć pri korištenju promjenjivog kondenzatora. Međutim, RC oscilatori su ograničeni na frekvencijske aplikacije zbog ograničenja propusnosti za proizvodnju željenog pomaka faze pri visokim frekvencijama.

RC Oscilator Primjer br

La 3-stupanjski RC fazni pomakni oscilator Potrebna je frekvencija oscilacijaod 6.5kHz. Ako se u krugu povratne sprege koriste 1nF kondenzatori, izračunajte vrijednost otpornika za određivanje frekvencije i vrijednost otpornika povratne veze koji su potrebni za održavanje oscilacija. Također nacrtajte krug.

Standardna jednadžba zadana za RC oscilator je:

rc oscilator rezonantne frekvencije

Krug je da bude 3-stupanjski RC oscilatorkoji će se sastojati od tri otpornika i tri 1nF kondenzatora. Kako je frekvencija oscilacija 6.5kHz, vrijednost otpornika izračunava se kao:

frekvencija oscilacija rc

Povećanje operativnih pojačala mora biti jednako29 kako bi se održale oscilacije. Otporna vrijednost triju oscilatornih otpornika je 10k therefore, dakle vrijednost otpornika op-amps povratne veze Rf izračunava se kao:

otpornik povratne veze

RC oscilatorski krug op-amp

rc oscilator op amp sklop

U sljedećem vodiču o oscilatorima, pogledat ćemo drugi tip RC oscilator zove se Wien Bridge Oscillators koji koristi otpornike i kondenzatore kao svoj cjevovod spremnika za proizvodnju niskofrekventnog sinusnog valnog oblika.

Komentari (0)
Dodaj komentar