An oscilators ir elektroniska ierīce, kas nodrošina labu frekvences stabilitāti, kā arī viļņu formu, izmantojot rezistīvus un kapacitatīvus elementus. Šie oscilatori ir nosaukti kā fāzes nobīdes oscilators vai RC oscilatoru. Šāda veida oscilators ietver papildu priekšrocības, kuras var izmantot ārkārtīgi zemās frekvencēs. Fāzes nobīdes oscilatorā 1800fāzes var sasniegt, izmantojot fāzes nobīdes ķēdi, nevis kapacitatīvo vai induktīvo savienojumu. Papildus 1800fāzes var ieviest tranzistora īpašību dēļ. Tāpēc enerģija, kas tiek piegādāta atpakaļ tvertnes ķēdes virzienā, var būt precīza fāze. Šajā rakstā ir apskatīts RC fāzes nobīdes oscilatora pārskats, darbības princips, shēmas shēma, izmantojot op-amp un BJT, un tā lietojumprogrammas.
Kas ir RC oscilators?
RC oscilators ir sinusoidāls oscilators, ko izmanto sinusa viļņa kā izejas ģenerēšanai ar lineāru palīdzību elektroniskās sastāvdaļas . Oscilatora, piemēram, noregulētās LC ķēdes darbojas augstās frekvencēs, taču zemās frekvencēs kondensatori un induktori tvertnes ķēdē, pretējā gadījumā laika ķēde būtu ārkārtīgi liela.
Tādēļ šis oscilators ir piemērotāks zemfrekvences lietojumos. Šis oscilators ietver atgriezeniskās saites tīklu un pastiprinātājs . Atgriezeniskā saite n / w tiek saukta arī par fāzes nobīdi n / w, kuru var veidot ar rezistoriem un kondensatoriem. Tos var sakārtot kāpņu formā. Tātad šis ir iemesls, kāpēc šo oscilatoru var saukt par kāpņu tipa oscilatoru.
Parunāsim par RC oscilatora ķēdi, kuru var izmantot atgriezeniskās saites tīklā, lai izprastu šī oscilatora darbību.
RC oscilatora darbības princips
RC oscilatora darbības princips ir ķēde, kas izmanto RC tīklu, lai nodrošinātu fāzes nobīdi, kas nepieciešama reakcijas signālam. Šiem oscilatoriem ir izcila frekvences izturība, kā arī tie var atstāt tīru sinusoidālu viļņu, ko izmanto plašam slodžu diapazonam.
RC fāzes nobīdes oscilators, izmantojot BJT
RC fāzes nobīdes oscilators, izmantojot BJT ir parādīts zemāk. Šajā ķēdē izmantotais tranzistors ir aktīvs pastiprinātāja pakāpes elements. DC darbības punktu tranzistora aktīvajā zonā var iestatīt ar Vcc barošanas spriegumu un R1, R2, RC & RE rezistoriem.
RC oscilators, izmantojot BJT
CE kondensators ir apvedceļa kondensators. Šeit trīs RC segmenti tiek uzskatīti par vienādiem, un pretestība pēdējā sadaļā var būt R ’= R - hie.
Transistora ‘hie’ ir ieejas pretestība, ko var pievienot R ’, tāpēc tīkla pretestība, kas zināma caur ķēdi, ir‘ R ’.
R1 un R2 rezistori ir novirzes rezistori, un tie ir pārāki, un tāpēc tie neietekmē maiņstrāvas ķēdes darbību. Arī nenozīmīgas pretestības dēļ, kas pieejama, apvienojot RE-CE, maiņstrāvas darbībai nav nekādu seku.
Kad strāva tiek piegādāta ķēdei, trokšņa spriegums sāk svārstības ķēdē. Pie tranzistora pastiprinātāja neliels bāzes strāvas pastiprinātājs rada strāvu, kas var būt 1800fāze nobīdīta.
Ikreiz, kad šis signāls būs atbilde uz pastiprinātāja ieeju, tas atkal tiks mainīts ar fāzi ar 1800. Ja cilpas pieaugums ir vienāds ar vienotību, pēc tam tiks radītas nepārtrauktas svārstības.
Kontūru var vienkāršot, izmantojot līdzvērtīgu maiņstrāvas ķēdi, un tad mēs varam iegūt svārstību biežumu, piemēram, šo.
f = 1 / (2πRC √ ((4Rc / R) + 6))
Kad Rc / R ir<< 1, then
f = 1 / (2πRC√ 6)
Nepārtrauktu svārstību stāvoklis,
hfe = (4Rc / R) + 23 + (29 R / Rc)
RC fāzes nobīdes oscilatoram, kas izmanto R = Rc, tad “hfe” jābūt 56, lai turpinātu svārstības.
No iepriekš minētajiem vienādojumiem, lai mainītu svārstību frekvenci, ir jāmaina kondensatora un rezistora vērtības.
Tomēr, lai izpildītu svārstību nosacījumus, vienlaikus jāmaina trīs segmentu vērtības. Praktiski tas nav iespējams, tāpēc RC oscilatoru izmanto kā fiksētas frekvences oscilatoru, ko izmanto visiem praktiskajiem mērķiem.
RC oscilators, izmantojot Op-amp
Operatīvie pastiprinātāji RC oscilatori parasti tiek izmantoti oscilatoriem, salīdzinot ar tranzistorizētajiem oscilatoriem. Šis oscilatoru tips sastāv no op-amp kā pastiprinātāja pakāpes un trim RC kaskādes tīkliem kā atgriezeniskās saites ķēdes, kā parādīts zemāk redzamajā attēlā.
RC oscilators, izmantojot op-amp
Šis op-amp darbojas invertēšanas režīmā, un līdz ar to op-amp izejas signāls tiek novirzīts par 180 grādiem uz ieejas signālu, kas parādījās invertēšanas spailē. Papildu 180 grādu fāzes nobīdi nodrošina RC atgriezeniskās saites tīkls un līdz ar to nosacījums svārstību iegūšanai.
Pastiprinātāja pastiprinājums ir citādi operatīvais pastiprinātājs var regulēt, izmantojot tādas pretestības kā Rf & R1. Lai iegūtu nepieciešamās svārstības, pastiprinājumu var noregulēt tā, lai atgriezeniskās saites tīkla pastiprinājuma un op-amp pastiprinājuma reizinājums būtu nedaudz lielāks par 1.
Šī shēma darbojas kā oscilators, ja cilpas pastiprinājums ir pārāks par ‘1’, ja operatīvais pastiprinātājs piedāvā pastiprinājumu pārāks par 29.
Svārstību frekvenci var iegūt, izmantojot šādu vienādojumu
1 / (2πRC√ 6)
Svārstību nosacījumu var noteikt ar A ≥ 29.
Pastiprinātāja pastiprinājuma vērtību var iegūt tā, lai svārstības notiktu ķēdē, regulējot R1 un Rf.
RC oscilatoru lietojumi
Šī oscilatora lietojumprogrammas ietver šādas darbības.
- RC oscilatori tiek izmantoti zemfrekvences lietojumos.
- Šo oscilatoru lietojumi galvenokārt ietver balss sintēzi, mūzikas instrumentus un GPS ierīces, jo tie darbojas visās audio frekvencēs.
Tādējādi tas viss ir par RC oscilators un šī oscilatora frekvenci var mainīt vai nu ar kondensatoriem, vai ar rezistoriem. Bet parasti rezistori tiek pastāvīgi rezervēti, turpretī kondensatori ir noregulēti. Pēc tam, novērtējot oscilatorus, izmantojot LC oscilatorus, mēs varam atzīmēt, ka agrākais izmanto komponentu skaitu nekā pēdējais. Tāpēc o / p frekvence, kas tiek ģenerēta no šiem oscilatoriem, var nedaudz attālināties no izmērītās vērtības nekā LC oscilatori. Tomēr tie tiek izmantoti kā vietējie oscilatori, ko izmanto mūzikas instrumentiem, sinhronajiem uztvērējiem un audio frekvences ģeneratoriem. Šeit ir jautājums jums, kādas ir RC oscilatora priekšrocības un trūkumi?
