An oscilator je elektronska naprava, ki z uporovnimi in kapacitivnimi elementi zagotavlja dobro frekvenčno stabilnost in valovno obliko. Ti oscilatorji so poimenovani kot oscilator faznega premika ali RC oscilator. Ta vrsta oscilatorja vključuje dodatne prednosti, ki jih je mogoče uporabiti pri izredno nizkih frekvencah. V oscilatorju faznega premika 1800faze lahko dosežemo s faznim zamikom, ne pa s kapacitivno ali induktivno sklopko. Dodatnih 1800faze lahko uvedemo zaradi lastnosti tranzistorja. Zato je lahko energija, ki se dovaja nazaj v smeri kroga rezervoarja, natančna faza. Ta članek razpravlja o pregledu oscilatorja RC faznega premika, principu delovanja, vezju z uporabo op-amp in BJT in njegovih aplikacijah.
Kaj je RC oscilator?
RC oscilator je sinusni oscilator, ki se uporablja za ustvarjanje sinusnega vala kot izhod s pomočjo linearnega elektronske komponente . Oscilator, kot je nastavljeno LC vezje, deluje pri visokih frekvencah, pri nizkofrekvenčnih pa kondenzatorji in induktorji v krožnem krogu, sicer bi bil časovni krog izredno velik.
Zato je ta oscilator bolj primeren za nizkofrekvenčne aplikacije. Ta oscilator vključuje mrežo povratnih informacij in ojačevalnik . Povratne informacije n / w se imenujejo tudi kot fazni premik n / w, ki jih je mogoče zasnovati z upori in kondenzatorji. Ti so lahko razporejeni v obliki lestve. Torej je to razlog, da ta oscilator imenujemo lestevski oscilator.
Pogovorimo se o vezju RC oscilatorja, ki ga lahko uporabimo znotraj povratne mreže, preden razumemo delovanje tega oscilatorja.
Načelo delovanja RC oscilatorja
Načelo delovanja RC oscilatorja je vezje, ki uporablja RC omrežje za fazni zamik, ki je potreben zaradi odzivnega signala. Ti oscilatorji imajo izjemno frekvenčno jakost in lahko dajo čisto sinusno valovanje, ki se uporablja za široko paleto obremenitev.
Oscilator RC faznega premika z uporabo BJT
Oscilator RC faznega premika z uporabo BJT je prikazano spodaj. Tranzistor, uporabljen v tem vezju, je aktivni element za ojačevalno stopnjo. Točko delovanja enosmernega toka znotraj aktivnega območja tranzistorja lahko nastavite z napajalno napetostjo Vcc in upori R1, R2, RC in RE.
RC-oscilator-z-BJT
CE kondenzator je bypass kondenzator. Tu so trije segmenti RC enaki in upor v končnem odseku je lahko R '= R - hie.
'Hie' tranzistorja je vhodni upor, ki ga lahko dodamo R ', zato je omrežni upor, ki je znan po vezju, 'R'.
R1 in R2 upori so pristranski upori in so boljši in zato ne vplivajo na delovanje izmeničnega tokokroga. Tudi zaradi nepomembne impedance, ki je dostopna s kombinacijo RE - CE, tudi ni nobenega vpliva na delovanje AC.
Ko se napaja vezje, napetost hrupa začne nihati znotraj vezja. Na tranzistorskem ojačevalniku malo osnovnega ojačevalnika ustvari tok, ki je lahko 1800fazni premik.
Kadarkoli bo ta signal v odzivu na vhod ojačevalnika, spet fazno premaknjen s 1800. Če je dobiček zanke enak enoti, bodo po tem ustvarjena nadaljnja nihanja.
Vezje lahko poenostavimo z uporabo enakovrednega izmeničnega tokokroga, nato pa lahko dobimo frekvenco nihanj, kot je prikazano spodaj.
f = 1 / (2πRC √ ((4Rc / R) + 6))
Ko je Rc / R<< 1, then
f = 1 / (2πRC√ 6)
Stanje stalnih nihanj,
hfe = (4Rc / R) + 23 + (29 R / Rc)
Za oscilator RC faznega premika, ki uporablja R = Rc, je treba za nadaljnja nihanja uporabiti 56 hfe.
Iz zgornjih enačb je treba za spreminjanje frekvence nihanja spremeniti vrednosti kondenzatorja in upora.
Da pa bi zadostili pogojem nihanja, je treba sočasno spreminjati vrednosti treh segmentov. V praksi to ni mogoče, zato se RC oscilator uporablja kot oscilator s fiksno frekvenco, ki se uporablja za vse praktične namene.
RC oscilator z uporabo ojačevalnika Op
Oscilatorji RC z operacijskim ojačevalnikom so v primerjavi s tranzistoriziranimi oscilatorji pogosto uporabljeni. Ta tip oscilatorja je sestavljen iz op-amp kot ojačevalne stopnje in treh RC kaskadnih omrežij kot povratnega vezja, kot je prikazano na spodnji sliki.
RC-oscilator, ki uporablja op-amp
To op-amp deluje v invertirnem načinu, zato se izhodni signal op-amp-a premakne za 180 stopinj na vhodni signal, ki se pojavi na invertirnem terminalu. Dodatni 180-stopinjski fazni premik zagotavlja RC povratna mreža in s tem pogoj za doseganje nihanja.
Dobiček ojačevalnika sicer operacijski ojačevalnik lahko reguliramo z upora, kot sta Rf in R1. Da bi dosegli potrebna nihanja, lahko ojačitev prilagodimo tako, da je zmnožek dobička povratnega omrežja in ojačanja op-amp nekoliko boljši od 1.
To vezje deluje kot oscilator, kadar je ojačanje zanke večje od '1', če operacijski ojačevalnik ponuja ojačanje, večje od 29.
Frekvenco nihanja lahko določimo z naslednjo enačbo
1 / (2πRC√ 6)
Pogoj nihanja je mogoče podati z A ≥ 29.
Dobljeno vrednost ojačevalnika lahko dobimo tako, da nihanja potekajo v vezju z regulacijo R1 in Rf.
Aplikacije RC oscilatorja
Vloge tega oscilatorja vključujejo naslednje.
- RC oscilatorji se uporabljajo v nizkofrekvenčnih aplikacijah.
- Aplikacije teh oscilatorjev v glavnem vključujejo sintezo glasu, glasbila in enote GPS, saj delujejo na vseh zvočnih frekvencah.
Tu gre torej za RC oscilator frekvenco tega oscilatorja pa lahko spremenimo bodisi s kondenzatorji bodisi z upori. Toda na splošno so upori stalno rezervirani, kondenzatorji pa nastavljeni. Po tem lahko z ocenjevanjem oscilatorjev z uporabo LC oscilatorjev opazimo, da prejšnji uporablja število komponent kot zadnji. Zato se lahko frekvenca o / p, ki jo generirajo ti oscilatorji, nekoliko oddalji od izmerjene vrednosti kot LC oscilatorji. Vendar so zaposleni kot lokalni oscilatorji, ki se uporabljajo za glasbila, sinhrone sprejemnike in generatorje avdio frekvence. Tukaj je vprašanje za vas, kakšne so prednosti in slabosti RC oscilatorja?
