Kaj je RC oscilator?
RC oscilator uporablja linearne električne komponente za ustvarjanje sinusnega vala. Pri visokih frekvencah oscilatorji delujejo kot uglašena LC vezja, pri nizkih frekvencah pa bi bili kondenzatorji in induktorji v električnem vezju precej veliki. Ta oscilator je bolj primeren za nizkofrekvenčne aplikacije. RC oscilator je sestavljen iz ojačevalnika in povratnega vezja. Povratne informacije, znane kot fazni premik, lahko ustvarite z uporabo uporov in kondenzatorjev.
Načelo delovanja
RC oscilatorsko vezje uporablja RC omrežje za zagotavljanje faznega premika odzivnega signala, ki ga potrebuje. Ti oscilatorji proizvajajo čist sinusni val za najrazličnejše obremenitve in imajo visoko frekvenco.
Spodaj je prikazan osnovni RC oscilator, ki uporablja tranzistor. Tranzistor v tem vezju je aktivni element ojačevalne stopnje. Napajalna napetost V cc in upori R 1 , R 2 , RC in R IN definirajte enosmerno delovno točko aktivnega območja tranzistorja.
C IN v zgornjem vezju deluje kot obvodni kondenzator. Tukaj so trije segmenti RC enakovredni in R' = R - hie predstavlja končni upor odseka. 'Hie' predstavlja upornost tranzistorja, tako da je skupni omrežni upor vezja 'R'.
R 1 in R 2 upori ne vplivajo na delovanje vezja. Najmanjša vrednost impedance, ki je na voljo pri R IN -C IN kombinacija tudi minimalno vpliva na delovanje AC.
Šumna napetost povzroči nihanje tokokroga, ko je priključena moč. Ojačevalnik z majhnim baznim tokom ustvari 180-stopinjske tokove faznega zamika v tranzistorskem ojačevalniku. Ta signal bo spet fazno premaknjen za 180 stopinj, ko se odzove na vhode ojačevalnika. Za pridobitev enotnosti se bodo nihanja nadaljevala.
Uporaba analognega AC vezja poenostavi vezje in poda frekvenco nihanja:
Če R c /R <<1;
Iz zgornjih enačb spreminjanje vrednosti kondenzatorja in upora spremeni frekvenco nihanja.
RC oscilator z operacijskim ojačevalnikom
Spodnja slika prikazuje oscilator z operacijskim ojačevalnikom in tremi kaskadnimi vezji RC, ki se uporabljajo kot povratna vezja.
Ker je ta operacijski ojačevalnik obračalni, je njegov izhodni signal 180 stopinj od vhodnega signala na obračalnem terminalu. RC povratna mreža doda 180 stopinj faznega premika, kar povzroči nihanje.
Upori, kot je R f in R 1 lahko prilagodi ojačanje operacijskega ojačevalnika. Prilagodite ojačanje tako, da sta ojačanje povratne mreže in ojačitev operacijskega ojačevalnika nekoliko večja od 1, da dosežete želena nihanja.
Ojačenje vezja, večje od 1, naredi to vezje oscilator, če ima operacijski ojačevalnik ojačenje, večje od 29. Frekvenco nihanja lahko dobite z naslednjo enačbo:
Pogoj nihanja je mogoče zagotoviti z A ≥ 29. Ojačitev ojačevalnika je mogoče prilagoditi tako, da se nihanja pojavljajo znotraj vezja, ki krmili R 1 in R f .
Kako sestaviti vezje RC oscilatorja?
Za nihajno frekvenco 5 kHz načrtujte tristopenjsko RC oscilatorsko vezje s povratnimi kondenzatorji 2,5 nF. Narišite končni RC oscilator. Frekvenčni izhod RC oscilatorja je podan z:
Za izračun povratnega upora v konfiguraciji op-amp:
Standardno ojačenje operacijskega ojačevalnika za vzdrževanje nihanj je 29:
RC oscilatorsko vezje je naslednje:
Zaključek
Pri RC oscilatorjih lahko frekvenco spreminjamo s kondenzatorji ali uporov. Vendar so upori pritrjeni, medtem ko se kondenzatorji prilagajajo zahtevam. Uporabljajo se kot oscilatorji za glasbila, generatorji zvočnih frekvenc in sinhroni sprejemniki.