Co je to RC oscilátor?
RC oscilátor používá lineární elektrické součástky k vytvoření sinusovky. Při vysokých frekvencích fungují oscilátory jako laděné LC obvody, ale při nízkých frekvencích by byly kondenzátory a tlumivky v elektrickém obvodu poměrně velké. Tento oscilátor je vhodnější pro nízkofrekvenční aplikace. RC oscilátor obsahuje zesilovač spolu se zpětnovazebním obvodem. Zpětná vazba známá jako fázový posun může být vytvořena pomocí rezistorů a kondenzátorů.
Pracovní princip
Obvod RC oscilátoru využívá RC síť k zajištění fázového posunu signálu odezvy, který potřebuje. Tyto oscilátory produkují čistou sinusovku pro širokou škálu zátěží a mají vysokou frekvenci.
Základní RC oscilátor využívající tranzistor je zobrazen níže. Tranzistor v tomto obvodu je aktivním prvkem zesilovacího stupně. Napájecí napětí V cc a rezistory R 1 , R 2 , RC a R A definujte stejnosměrný pracovní bod aktivní oblasti tranzistoru.
C A ve výše uvedeném obvodu funguje jako přemosťovací kondenzátor. Zde jsou tři RC segmenty ekvivalentní a R' = R – hie představuje konečný odpor sekce. ‚Hie‘ představuje odpor tranzistoru‘, takže celkový síťový odpor obvodu je ‚R‘.
R 1 a R 2 odpory neovlivňují činnost obvodu. Minimální hodnota impedance dostupná z R A -C A kombinace má také minimální vliv na provoz AC.
Šumové napětí způsobí, že obvod při připojení napájení osciluje. Zesilovač s malým proudem báze vytváří v tranzistorovém zesilovači proudy s fázovým posunem o 180 stupňů. Tento signál bude opět fázově posunut o 180 stupňů, když bude reagovat na vstupy zesilovače. Pro jednotný zisk budou oscilace pokračovat.
Použití analogového střídavého obvodu zjednodušuje obvod a poskytuje frekvenci oscilací:
Pokud R C /R <<1;
Z výše uvedených rovnic se změnou hodnot kondenzátoru a rezistoru změní frekvence oscilací.
RC oscilátor s operačním zesilovačem
Níže uvedený obrázek ukazuje oscilátor s operačním zesilovačem a tři z RC kaskádových obvodů používaných jako zpětnovazební obvody.
Protože tento operační zesilovač je invertující, jeho výstupní signál je 180 stupňů od vstupního signálu na invertující svorce. RC zpětnovazební síť přidává 180 stupňů fázového posunu, což způsobuje oscilace.
Rezistory jako R F a R 1 lze nastavit zesílení operačního zesilovače. Upravte zesílení tak, aby zesílení zpětnovazební sítě a zesílení operačního zesilovače byly o něco větší než 1, abyste dosáhli požadovaných oscilací.
Zesílení obvodu větší než 1 činí tento obvod oscilátorem, pokud má operační zesilovač zesílení větší než 29. Frekvenci oscilací lze získat pomocí následující rovnice:
Podmínku oscilace lze zajistit s A ≥ 29. Zesílení zesilovače lze nastavit tak, aby oscilace probíhaly v obvodu ovládajícím R 1 a R F .
Jak sestavit obvod RC oscilátoru?
Pro kmitočet 5kHz navrhněte třístupňový obvod RC oscilátoru se zpětnovazebními kondenzátory 2,5nF. Nakreslete konečný RC oscilátor. Frekvenční výstup RC oscilátoru je dán:
Pro výpočet zpětnovazebního odporu v konfiguraci operačního zesilovače:
Standardní zisk operačního zesilovače pro udržení oscilací je 29:
Obvod RC oscilátoru by měl být následující:
Závěr
U RC oscilátorů lze frekvenci měnit pomocí kondenzátorů nebo rezistorů. Rezistory však zůstávají pevné, zatímco kondenzátory se nastavují podle požadavků. Používají se jako oscilátory pro hudební nástroje, generátory audio frekvence a synchronní přijímače.