Ce este un oscilator RC?
Un oscilator RC folosește componente electrice liniare pentru a crea o undă sinusoidală. La frecvențe înalte, oscilatorii funcționează ca circuitele LC reglate, dar la frecvențe joase, condensatorii și inductorii din circuitul electric ar fi destul de mari. Acest oscilator este de preferat pentru aplicațiile bazate pe frecvență joasă. Oscilatorul RC cuprinde un amplificator împreună cu un circuit de feedback. Feedback-ul cunoscut sub numele de schimbare de fază poate fi creat folosind rezistențe și condensatori.
Principiul de funcționare
Circuitul oscilator RC folosește rețeaua RC pentru a furniza defazajul semnalului de răspuns de care are nevoie. Aceste oscilatoare produc o undă sinusoidală curată pentru o mare varietate de sarcini și au o frecvență înaltă.
Oscilatorul RC de bază care utilizează un tranzistor este prezentat mai jos. Tranzistorul din acest circuit este un element activ al etapei de amplificare. Tensiunea de alimentare V cc și rezistențele R 1 , R 2 , RC și R ȘI definiți punctul de funcționare DC al regiunii active a tranzistorului.
C ȘI în circuitul de mai sus acționează ca un condensator de bypass. Aici cele trei dintre segmentele RC sunt echivalente și R’ = R – hie reprezintă rezistența finală a secțiunii. „Hie” reprezintă rezistența tranzistorului”, deci rezistența generală a rețelei a circuitului este „R”.
R 1 și R 2 rezistențele nu afectează funcționarea circuitului. Valoarea minimă a impedanței disponibilă de la R ȘI -C ȘI combinația are, de asemenea, un efect minim asupra funcționării AC.
Tensiunea de zgomot face ca circuitul să oscileze atunci când este aplicată puterea. Un amplificator cu un curent de bază mic creează curenți de defazare de 180 de grade în amplificatorul cu tranzistor. Acest semnal va fi defazat din nou la 180 de grade atunci când răspunde la intrările amplificatorului. Pentru câștig de unitate, oscilațiile vor continua.
Utilizarea unui circuit analogic de curent alternativ simplifică circuitul și oferă frecvența de oscilație:
Daca R c /R <<1;
Din ecuațiile de mai sus, modificarea valorilor condensatorului și rezistoarelor modifică frecvența de oscilație.
Oscilator RC cu amplificator operațional
Figura de mai jos prezintă un oscilator cu un amplificator operațional și trei dintre circuitele RC în cascadă utilizate ca circuite de feedback.
Deoarece acest amplificator operațional se inversează, semnalul său de ieșire este la 180 de grade față de semnalul de intrare la terminalul de inversare. Rețeaua de feedback RC adaugă 180 de grade de defazare, provocând oscilații.
Rezistoare precum R f și R 1 poate regla câștigul unui amplificator operațional. Reglați câștigul astfel încât câștigul rețelei de feedback și câștigul amplificatorului operațional să fie puțin mai mari decât 1 pentru a obține oscilațiile dorite.
Un câștig de circuit mai mare de 1 face din acel circuit un oscilator dacă amplificatorul operațional are un câștig mai mare de 29. Frecvența de oscilație poate fi obținută folosind următoarea ecuație:
Condiția de oscilație poate fi asigurată cu A ≥ 29. Câștigul amplificatorului poate fi reglat astfel încât oscilațiile să apară în circuitul care controlează R 1 și R f .
Cum se construiește un circuit oscilator RC?
Pentru frecvența oscilativă de 5 kHz, proiectați un circuit oscilator RC în trei trepte cu condensatori de feedback de 2,5 nF. Desenați oscilatorul final RC. Frecvența de ieșire a oscilatorului RC este dată de:
Pentru calcularea rezistenței de feedback în configurația op-amp:
Câștigul amplificatorului operațional standard pentru a susține oscilațiile este de 29:
Circuitul oscilatorului RC va fi după cum urmează:
Concluzie
În oscilatoarele RC, frecvența poate fi modificată folosind condensatoare sau rezistențe. Cu toate acestea, rezistențele sunt menținute fixe în timp ce condensatorii sunt ajustați conform cerințelor. Sunt folosiți ca oscilatori pentru instrumente muzicale, generatoare de frecvență audio și receptoare sincrone.