Rc fáziseltolásos oszcillátor op

A fáziseltolásos oszcillátor egy elektronikus oszcillátor áramkör, amely szinusz hullám kimenetet produkál. Megtervezhető akár tranzisztorral, akár Op-erősítő invertáló erősítőként. Ezeket a fáziseltolásos oszcillátorokat általában audio oszcillátorként használják. Az RC fáziseltolásos oszcillátorban 180 fokos fáziseltolódást generál az RC hálózat, és további 180 fokot az Op-amp generál, így a kapott hullámot 360 fokkal megfordítják.

A szinusz hullám kimenetének generálása mellett a fáziseltolás folyamatának jelentős ellenőrzésére is szolgálnak. A fáziseltolásos oszcillátorok további felhasználási területei:

1. Audio oszcillátorokban
2. Szinuszhullámú inverter
3. Hangszintézis
4. GPS egységek
5. Hangszerek.

Mielőtt elkezdenénk tervezni az RC fáziseltolásos oszcillátort, többet megtudhatunk a fázis és fázis eltolásról.

Mi a fázis és a fáziseltolás?

A fázis egy szinuszos hullám teljes ciklusperiódusa 360 fokos referenciában. A teljes ciklust úgy definiáljuk, mint azt az intervallumot, amely szükséges ahhoz, hogy a hullámalak tetszőleges kezdeti értékét adja vissza. A fázist ebben a hullámalakú ciklusban hegyes pozícióként jelöljük. Ha látjuk a szinuszos hullámot, könnyen azonosíthatjuk a fázist.

A fenti képen egy teljes hullámciklus látható. A szinuszos hullám kezdeti kezdőpontja 0 fokos fázisban van, és ha minden pozitív és negatív csúcsot és 0 pontot azonosítunk, akkor 90, 180, 270, 360 fokos fázist kapunk. Tehát, amikor egy szinuszos jel megindul, akkor a 0 fokos referenciától eltérő utazásnak nevezzük a 0 fokos referenciától megkülönböztető fáziseltolódást.

Ha meglátjuk a következő képet, akkor azonosítani fogjuk, hogy a fázis eltolódott szinuszos hullám hasonlít…

Ezen a képen két váltakozó szinuszos jelhullám van bemutatva, az első zöld szinuszos hullám 360 fokos fázisban van, de a piros, amely 90 fokos fázis, eltolódott a zöld jel fázisából.

Ez a fázistolás egyszerű RC hálózat segítségével történhet.

RC fázisváltó oszcillátor

Egy egyszerű RC fáziseltolásos oszcillátor biztosítja a minimális fáziseltolódást 60 fokon.

A képen egypólusú fáziseltolódású RC hálózat vagy létra áramkör látható, amely a bemeneti jel fázisát 60 fokkal vagy annál kisebb mértékben eltolja.

Ideális esetben egy RC áramkör kimeneti hullámának fáziseltolásának 90 fokosnak kell lennie, de a gyakorlatban kb. 60 fokos, mivel a kondenzátor nem ideális. Az RC hálózat fázisszögének kiszámítására szolgáló képletet az alábbiakban említjük:

φ = tan ^-1 (Xc / R)

Ahol Xc a kondenzátor reaktanciája és R az RC hálózatba kapcsolt ellenállás.

Ha ott kaszkádolunk RC hálózatot, 180 fokos fáziseltolódást kapunk.

Az oszcilláció és a szinusz hullám kimenetének létrehozásához aktív komponensre van szükség, akár tranzisztorra, akár Op-amp-ra invertáló konfigurációban.

Ha többet szeretne megtudni az RC Phase Shift oszcillátorról, kövesse a linket

Miért érdemes az Op-amp-ot használni az RC fázisváltó oszcillátorhoz a tranzisztor helyett?

Van néhány korlátozás a tranzisztor RC fázisváltó oszcillátorának építésére:

1. Csak alacsony frekvenciák esetén stabil.
2. Az RC fáziseltolásos oszcillátor további áramkört igényel a hullámforma amplitúdójának stabilizálásához.
3. A frekvencia pontossága nem tökéletes, és nem mentes a zajos interferenciától.
4. Kedvezőtlen terhelési hatás. A kaszkádképződés miatt a második pólus bemeneti impedanciája megváltoztatja az első pólusszűrő ellenállási tulajdonságait. A szűrők fokozatosan lépcsőznek, és a helyzet tovább romlik, mivel ez befolyásolja a számított fáziseltolásos oszcillátor frekvenciájának pontosságát.

Az ellenállás és a kondenzátor közötti csillapítás miatt az egyes fokozatok vesztesége megnő, és a teljes veszteség a bemeneti jel kb.

Mivel az áramkör az 1/29-nél gyengül, meg kell térítenünk a veszteséget. Tudjon meg többet róluk korábbi oktatóanyagunkban.

RC fázisváltó oszcillátor Op-Amp segítségével

Ha op-amp-ot használunk RC fáziseltolódási oszcillátorhoz, akkor invertáló erősítőként működik. Kezdetben a bemeneti hullám az RC hálózatba került, ennek köszönhetően 180 fokos fáziseltolódást kapunk. És ez az RC kimenet az op-amp inverteres termináljára kerül.

Most, mivel tudjuk, hogy az op-erősítő 180 fokos fáziseltolódást eredményez, ha invertáló erősítőként működik. Tehát egy 360 fokos fáziseltolódást kapunk a kimeneti szinusz hullámban. Ez az op-amp-ot használó RC fáziseltolásos oszcillátor állandó frekvenciát biztosít még változó terhelési körülmények között is.

Szükséges alkatrészek

• Op-Amp IC - LM741
• Ellenállás - (100k - 3nos, 10k - 2nos, 4.7k)
• Kondenzátor - (100pF - 3nos)
• Oszcilloszkóp

Kördiagramm

RC fázisváltó oszcillátor szimulációja Op-Amp segítségével

Az RC fáziseltolásos oszcillátor pontos szinuszhullám kimenetet nyújt. Amint az a szimulációs videó végén látható, az oszcilloszkóp szondáját az áramkör négy fokozatára állítottuk.

Oszcilloszkóp szonda	Hullám típusa
Először - A	Bemeneti hullám
Másodszor - B	Szinuszhullám 90 fokos fáziseltolással
Harmadik - C	Szinuszhullám 180 fokos fáziseltolással
Negyedszer - D	Kimeneti hullám (szinuszhullám) 360 fokos fáziseltolással

Itt a visszacsatolási hálózat 180 fokos fáziseltolódást kínál. Mindegyik RC hálózattól 60 fokot kapunk. És a fennmaradó 180 fokos fáziseltolódást az inverter konfigurációban lévő op-erősítő generálja.

Az oszcilláció gyakoriságának kiszámításához használja az alábbi képletet:

F = 1 / 2πRC√2N

Az op-amp-ot használó RC fáziseltolásos oszcillátor hátránya, hogy nem használható nagyfrekvenciás alkalmazásokhoz. Mivel amikor a frekvencia túl magas, a kondenzátor reaktanciája nagyon alacsony, és rövidzárlatként működik.