简述RC振荡器的构成和工作原理
振荡器是一种电子设备,它通过使用电阻和电容元器件提供良好的频率稳定性和波形,这些振荡器被称为相移振荡器或者RC振荡器。
RC振荡器包括许多好处,可以在极低的频率下使用。在RC振荡器中,可以使用相移电路而不是电容或电感耦合来获得180°相位。额外的180°相位由于晶体管的特性,可以引入相位差。因此,在储能电路方向上返回的能量可以是精确的相位。
RC振荡器的概念
RC振荡器是一种正弦振荡器,用于在线性电子元件的帮助下产生正弦波作为输出,像调谐LC电路,振荡器在高频下工作,但是在低频下,谐振电路中的电容器和电感器,否则时间电路将非常大。
因此,这种振荡器更适合低频应用。RC振荡器包括一个反馈网络和一个放大器。反馈n/w也称为相移n/w,可以使用电阻器和电容器进行设计。这些可以以梯子的形式进行排列。
RC振荡器工作原理
RC振荡器的工作原理是利用RC网络提供响应信号所需的相移的电路。这些振荡器具有出色的频率强度,并且它们可以让位于用于广泛负载的纯正弦波。
1、用BJT的RC相移振荡器
使用BJT的RC相移振荡器如下图所示,该电路中使用的晶体管是放大级的有源元件,晶体管有源区域内的直流工作点可由Vcc电源电压和R1、R2、RC和RE电阻器设置。
CE电容是一个旁路电容,在这里,三个RC段被视为相等,最后一段内的电阻可以是R' = R - hie。
晶体管的“hie”是可以添加到R'的输入电阻,因此通过电路已知的网络电阻为“R”。
R1和R2电阻器是偏置电阻器,它们性能优越,因此对交流电路的运行没有影响。此外,由于RE-CE的组合可获得微不足道的阻抗,因此对交流操作也没有影响。
当向电路供电时,噪声电压开始在电路内振荡。在晶体管放大器上,一个小的基极电流放大器产生一个可以相移180°的电流。
每当这个信号响应放大器的输入时,它就会再次被移相180°。如果环路的增益等于1,则将产生持续的振荡。
该电路可以通过使用等效交流电路来简化,然后可以得到如下所示的振荡频率:
f = 1/ (2πRC √ ((4Rc / R) + 6))
当Rc / R << 1 时,则有:f= 1/ (2πRC√ 6)
持续振荡的状态,公式为:
hfe = (4Rc/R) + 23 + (29R/Rc)
对于使用R=Rc的RC相移振荡器,“hfe”必须为56以用于持续振荡。
从上述等式中,为了改变振荡频率,必须改变电容器和电阻器的值。然而,为了满足振荡的条件,三段值应该同时改变。实际上,这是不可能的;因此,RC振荡器就像固定频率振荡器一样用于各种实际用途。
2、使用运算放大器的RC振荡器
与晶体管振荡器相比,运算放大器RC振荡器是常用的振荡器。这种类型的振荡器由一个作为放大级的运算放大器和三个作为反馈电路的RC级联网络组成,如下图所示。
该运算放大器在反相模式下运行,因此运算放大器的输出信号与出现在反相端的输入信号偏移180°,并且RC反馈网络提供了额外的180°相移,因此是获得振荡的条件。
运算放大器可以使用Rf和R1等电阻进行调节增益。为了获得必要的振荡,可以调整增益,使反馈网络增益和运算放大器增益的乘积略高于1。
如果运算放大器提供高于29的增益,则当环路增益高于“1”时,该电路就像振荡器一样工作。
振荡频率可以通过以下等式得出:
1/ (2πRC√6)
振荡条件可以用A ≥ 29 给出。
通过调节R1和Rf可以获得放大器的增益值,以便在电路内发生振荡。
RC振荡器的主要应用
RC振荡器的应用主要包括以下两点:
- RC振荡器用于低频应用。
- RC振荡器主要用于语音合成、乐器和GPS单元,因为它们可以在所有音频频率上执行。
总结
由于RC振荡器的频率可以通过电容器或电阻器来改变,但一般来说,电阻是稳定保留的,而电容器是调谐的。之后,通过使用LC振荡器进行评估振荡器。
因此,与LC振荡器相比,RC振荡器产生的o/p频率与测量值相比可能会偏离很多。所以,RC振荡器一般被用作乐器、同步接收器和音频发生器的本地振荡器。