Vad är en RC-oscillator?
En RC-oscillator använder linjära elektriska komponenter för att skapa en sinusvåg. Vid höga frekvenser fungerar oscillatorerna som avstämda LC-kretsar, men vid låga frekvenser skulle kondensatorerna och induktorerna i den elektriska kretsen vara ganska stora. Denna oscillator är att föredra för lågfrekvensbaserade applikationer. RC-oscillatorn består av en förstärkare tillsammans med en återkopplingskrets. Återkopplingen känd som fasförskjutning kan skapas med hjälp av motstånd och kondensatorer.
Arbetsprincip
RC-oscillatorkretsen använder RC-nätverket för att tillhandahålla fasförskjutningen av svarssignalen den behöver. Dessa oscillatorer producerar en ren sinusvåg för en mängd olika belastningar och har en hög frekvens.
Den grundläggande RC-oscillatorn som använder en transistor visas nedan. Transistorn i denna krets är ett aktivt element i förstärkningssteget. Matningsspänningen V cc och motstånd R 1 , R 2 , RC och R OCH definiera DC-driftpunkten för det aktiva området av transistorn.
C OCH i ovanstående krets fungerar som en bypass-kondensator. Här är de tre av RC-segmenten ekvivalenta och R' = R - hie representerar sektionens slutliga motstånd. 'hie' representerar resistansen hos transistorn, så kretsens totala nätverksresistans är 'R'.
R 1 och R 2 motstånd påverkar inte kretsens funktion. Minsta impedansvärde tillgängligt från R OCH -C OCH kombination har också minimal effekt på AC-driften.
Brusspänningen får kretsen att oscillera när ström tillförs. En förstärkare med en liten basström skapar 180-graders fasförskjutningsströmmar i transistorförstärkaren. Denna signal kommer att fasförskjutas 180 grader igen när den svarar på förstärkarens ingångar. För enhetsvinst kommer svängningarna att fortsätta.
Att använda en analog växelströmskrets förenklar kretsen och ger oscillationsfrekvensen:
Om R c /R <<1;
Från ovanstående ekvationer ändras svängningsfrekvensen genom att ändra kondensator- och resistorvärdena.
RC Oscillator med operationsförstärkare
Bilden nedan visar en oscillator med en operationsförstärkare och tre av de kaskadkopplade RC-kretsarna som används som återkopplingskretsar.
Eftersom denna op-amp är inverterande, är dess utsignal 180 grader från insignalen vid den inverterande terminalen. RC-återkopplingsnätverket lägger till 180 graders fasförskjutning, vilket orsakar oscillationer.
Motstånd som R f och R 1 kan justera förstärkningen på en operationsförstärkare. Justera förstärkningen så att förstärkningen för återkopplingsnätverket och förstärkningen för op-ampen är något större än 1 för att uppnå önskade svängningar.
En kretsförstärkning större än 1 gör den kretsen till en oscillator om operationsförstärkaren har en förstärkning större än 29. Svängningsfrekvensen kan erhållas med följande ekvation:
Svängningsförhållandena kan säkerställas med A ≥ 29. Förstärkarens förstärkning kan justeras så att svängningarna uppstår inom den krets som styr R 1 och R f .
Hur man bygger en RC-oscillatorkrets?
För oscillationsfrekvensen på 5kHz, designa en trestegs RC-oscillatorkrets med återkopplingskondensatorer på 2,5nF. Rita den sista RC-oscillatorn. Frekvensutgången för RC-oscillator ges av:
För beräkning av återkopplingsmotstånd i op-amp-konfiguration:
Standard op-amp-förstärkning för att upprätthålla oscillationer är 29:
RC-oscillatorkretsen ska vara enligt följande:
Slutsats
I RC-oscillatorer kan frekvensen ändras med hjälp av kondensatorer eller motstånd. Resistorer hålls dock fasta medan kondensatorerna justeras enligt kraven. De används som oscillatorer för musikinstrument, ljudfrekvensgeneratorer och synkrona mottagare.