Hva er en RC-oscillator?
En RC-oscillator bruker lineære elektriske komponenter for å lage en sinusbølge. Ved høye frekvenser fungerer oscillatorene som avstemte LC-kretser, men ved lave frekvenser vil kondensatorene og induktorene i den elektriske kretsen være ganske store. Denne oscillatoren er å foretrekke for lavfrekvente applikasjoner. RC-oscillator består av en forsterker sammen med en tilbakemeldingskrets. Tilbakemeldingen kjent som faseforskyvning kan opprettes ved hjelp av motstander og kondensatorer.
Arbeidsprinsipp
RC-oscillatorkretsen bruker RC-nettverket for å gi faseforskyvningen til responssignalet den trenger. Disse oscillatorene produserer en ren sinusbølge for et bredt spekter av belastninger og har en høy frekvens.
Den grunnleggende RC-oscillatoren som bruker en transistor er vist nedenfor. Transistoren i denne kretsen er et aktivt element i forsterkningstrinnet. Tilførselsspenningen V cc og motstander R 1 , R 2 , RC og R OG definere DC-driftspunktet for det aktive området av transistoren.
C OG i kretsen ovenfor fungerer som en bypass-kondensator. Her er de tre av RC-segmentene ekvivalente og R' = R - hie representerer den endelige motstanden til seksjonen. 'hie' representerer motstanden til transistoren, så den totale nettverksmotstanden til kretsen er 'R'.
R 1 og R 2 motstander påvirker ikke kretsdriften. Minimumsverdien for impedans tilgjengelig fra R OG -C OG kombinasjon har også minimal effekt på AC-driften.
Støyspenningen får kretsen til å oscillere når strøm tilføres. En forsterker med liten grunnstrøm skaper 180-graders faseforskyvningsstrømmer i transistorforsterkeren. Dette signalet vil faseforskyves 180 grader igjen når det reagerer på inngangene til forsterkeren. For enhetsgevinst vil svingningene fortsette.
Å bruke en analog AC-krets forenkler kretsen og gir oscillasjonsfrekvensen:
Hvis R c /R <<1;
Fra ligningene ovenfor endrer endring av kondensator- og motstandsverdiene oscillasjonsfrekvensen.
RC Oscillator med operasjonsforsterker
Figuren nedenfor viser en oscillator med en operasjonsforsterker og tre av RC-kaskadekretsene som brukes som tilbakekoblingskretser.
Siden denne op-ampen inverterer, er utgangssignalet 180 grader fra inngangssignalet på den inverterende terminalen. RC-tilbakemeldingsnettverket legger til 180 graders faseforskyvning, og forårsaker oscillasjoner.
Motstander som R f og R 1 kan justere forsterkningen til en operasjonsforsterker. Juster forsterkningen slik at forsterkningen til tilbakemeldingsnettverket og forsterkningen til op-ampen er litt større enn 1 for å oppnå de ønskede svingningene.
En kretsforsterkning større enn 1 gjør den kretsen til en oscillator hvis op-forsterkeren har en forsterkning større enn 29. Oscillasjonsfrekvensen kan oppnås ved å bruke følgende ligning:
Svingningstilstanden kan sikres med A ≥ 29. Forsterkerforsterkningen kan justeres slik at svingningene oppstår innenfor kretsen som styrer R 1 og R f .
Hvordan bygge en RC-oscillatorkrets?
For oscillerende frekvens på 5kHz, design en tre-trinns RC oscillatorkrets med tilbakekoblingskondensatorer på 2,5nF. Tegn den endelige RC-oscillatoren. Frekvensutgangen til RC-oscillatoren er gitt av:
For beregning av tilbakekoblingsmotstand i op-amp-konfigurasjon:
Standard op-amp-forsterkning for å opprettholde svingninger er 29:
RC Oscillatorkrets skal være som følger:
Konklusjon
I RC-oscillatorer kan frekvensen endres ved hjelp av kondensatorer eller motstander. Imidlertid holdes motstander fast mens kondensatorene justeres i henhold til kravene. De brukes som oscillatorer for musikkinstrumenter, lydfrekvensgeneratorer og synkrone mottakere.