Mis on RC-ostsillaator?
RC-ostsillaator kasutab siinuslaine loomiseks lineaarseid elektrilisi komponente. Kõrgetel sagedustel töötavad ostsillaatorid nagu häälestatud LC-ahelad, kuid madalatel sagedustel oleksid elektriahela kondensaatorid ja induktiivpoolid üsna suured. See ostsillaator on eelistatav madala sagedusega rakenduste jaoks. RC-ostsillaator sisaldab võimendit koos tagasisideahelaga. Tagasiside, mida nimetatakse faasinihkeks, saab luua takistite ja kondensaatorite abil.
Tööpõhimõte
RC-ostsillaatoriahel kasutab RC-võrku, et tagada vajaliku vastussignaali faasinihe. Need ostsillaatorid tekitavad puhta siinuslaine paljude erinevate koormuste jaoks ja neil on kõrge sagedus.
Põhiline RC-ostsillaator, mis kasutab transistori, on näidatud allpool. Selle ahela transistor on võimendusastme aktiivne element. Toitepinge V cc ja takistid R 1 , R 2 , RC ja R JA määratleda transistori aktiivse piirkonna alalisvoolu tööpunkt.
C JA ülaltoodud ahelas toimib möödaviigukondensaatorina. Siin on kolm RC-segmenti samaväärsed ja R’ = R – hie tähistab sektsiooni lõplikku takistust. 'Hie' tähistab transistori takistust, seega on ahela üldine võrgutakistus 'R'.
R 1 ja R 2 takistid ei mõjuta ahela tööd. R-st saadaolev impedantsi minimaalne väärtus JA -C JA kombinatsioonil on ka minimaalne mõju vahelduvvoolu toimimisele.
Mürapinge põhjustab vooluahela võnkumise, kui toide on ühendatud. Väikese baasvooluga võimendi tekitab transistorvõimendis 180-kraadised faasinihkevoolud. Seda signaali faasinihutatakse uuesti 180 kraadi, kui see reageerib võimendi sisenditele. Ühtsuse huvides võnkumised jätkuvad.
Analoogse vahelduvvooluahela kasutamine lihtsustab vooluahelat ja annab võnkesageduse:
Kui R c /R <<1;
Ülaltoodud võrrandite põhjal muudab kondensaatori ja takisti väärtuste muutmine võnkesagedust.
RC-ostsillaator koos operatsioonivõimendiga
Alloleval joonisel on kujutatud operatiivvõimendiga ostsillaatorit ja kolme RC-kaskaadahelat, mida kasutatakse tagasisideahelatena.
Kuna see op-võimendi on inverteeriv, on selle väljundsignaal 180 kraadi inverteeriva terminali sisendsignaalist. RC tagasisidevõrk lisab 180 kraadi faasinihet, põhjustades võnkumisi.
Takistid nagu R f ja R 1 saab reguleerida operatiivvõimendi võimendust. Soovitud võnkumiste saavutamiseks reguleerige võimendust nii, et tagasisidevõrgu võimendus ja operatsioonivõimendi võimendus oleks veidi suurem kui 1.
Kui vooluahela võimendus on suurem kui 1, muudab selle ahela ostsillaatoriks, kui operatsioonivõimendi võimendus on suurem kui 29. Võnkesageduse saab saada järgmise võrrandi abil:
Võnketingimust saab tagada väärtusega A ≥ 29. Võimendi võimendust saab reguleerida nii, et võnked tekivad R-i reguleerivas ahelas 1 ja R f .
Kuidas ehitada RC-ostsillaatori vooluringi?
Võnkumissageduse 5 kHz jaoks kavandage kolmeastmeline RC-ostsillaatoriahel tagasiside kondensaatoritega 2,5 nF. Joonistage lõplik RC-ostsillaator. RC-ostsillaatori sagedusväljund saadakse järgmiselt:
Tagasisidetakisti arvutamiseks op-amp konfiguratsioonis:
Standardne op-amp võimendus võnkumiste säilitamiseks on 29:
RC ostsillaatori vooluahel peab olema järgmine:
Järeldus
RC-ostsillaatorites saab sagedust muuta kondensaatorite või takistite abil. Takistid hoitakse siiski fikseerituna, samal ajal kui kondensaatoreid reguleeritakse vastavalt nõuetele. Neid kasutatakse muusikariistade, helisagedusgeneraatorite ja sünkroonvastuvõtjate ostsillaatoritena.