Wat is een RC-oscillator?
Een RC-oscillator gebruikt lineaire elektrische componenten om een sinusgolf te creëren. Bij hoge frequenties werken de oscillatoren als afgestemde LC-circuits, maar bij lage frequenties zouden de condensatoren en inductoren in het elektrische circuit behoorlijk groot zijn. Deze oscillator verdient de voorkeur voor op lage frequenties gebaseerde toepassingen. RC-oscillator bestaat uit een versterker en een feedbackcircuit. De feedback die bekend staat als faseverschuiving kan worden gecreëerd met behulp van weerstanden en condensatoren.
Werkend principe
Het RC-oscillatorcircuit gebruikt het RC-netwerk om de faseverschuiving te leveren van het responssignaal dat het nodig heeft. Deze oscillatoren produceren een zuivere sinusgolf voor een grote verscheidenheid aan belastingen en hebben een hoge frequentie.
De basis RC-oscillator die een transistor gebruikt, wordt hieronder weergegeven. De transistor in dit circuit is een actief element van de versterkingstrap. De voedingsspanning V cc en weerstanden R 1 , R 2 , RC en R EN definieer het DC-werkpunt van het actieve gebied van de transistor.
C EN in het bovenstaande circuit fungeert als een bypass-condensator. Hier zijn de drie RC-segmenten gelijkwaardig en R’ = R – hie vertegenwoordigt de uiteindelijke weerstand van de sectie. De 'hie' vertegenwoordigt de weerstand van de transistor ', dus de algehele netwerkweerstand van het circuit is' R '.
R 1 en R 2 weerstanden hebben geen invloed op de werking van het circuit. De minimale impedantiewaarde die beschikbaar is via de R EN -C EN combinatie heeft ook een minimaal effect op de AC-werking.
De ruisspanning zorgt ervoor dat het circuit oscilleert wanneer er stroom wordt ingeschakeld. Een versterker met een kleine basisstroom creëert faseverschuivingsstromen van 180 graden in de transistorversterker. Dit signaal wordt weer 180 graden in fase verschoven wanneer het reageert op de ingangen van de versterker. Voor eenheidswinst zullen de oscillaties doorgaan.
Het gebruik van een analoog AC-circuit vereenvoudigt het circuit en geeft de oscillatiefrequentie:
Als R C /R <<1;
Uit de bovenstaande vergelijkingen verandert het veranderen van de condensator- en weerstandswaarden de oscillatiefrequentie.
RC-oscillator met operationele versterker
De onderstaande afbeelding toont een oscillator met een operationele versterker en drie van de RC-cascadecircuits die als feedbackcircuits worden gebruikt.
Omdat deze op-amp inverterend is, bevindt het uitgangssignaal zich 180 graden van het ingangssignaal op de inverterende aansluiting. Het RC-feedbacknetwerk voegt een faseverschuiving van 180 graden toe, waardoor oscillaties ontstaan.
Weerstanden zoals R F en R 1 kan de versterking van een operationele versterker aanpassen. Pas de versterking zo aan dat de versterking van het feedbacknetwerk en de versterking van de op-amp iets groter zijn dan 1 om de gewenste oscillaties te bereiken.
Een circuitversterking groter dan 1 maakt dat circuit tot een oscillator als de opamp een versterking groter dan 29 heeft. De oscillatiefrequentie kan worden verkregen met behulp van de volgende vergelijking:
De oscillatieconditie kan worden gegarandeerd met A ≥ 29. De versterkerversterking kan zo worden aangepast dat de oscillaties optreden binnen het circuit dat R bestuurt. 1 en R F .
Hoe bouw je een RC-oscillatorcircuit?
Ontwerp voor de oscillatiefrequentie van 5 kHz een drietraps RC-oscillatorcircuit met feedbackcondensatoren van 2,5 nF. Teken de uiteindelijke RC-oscillator. De frequentie-uitvoer van de RC-oscillator wordt gegeven door:
Voor het berekenen van de feedbackweerstand in op-amp-configuratie:
De standaard op-amp-versterking om oscillaties te ondersteunen is 29:
Het RC-oscillatorcircuit zal als volgt zijn:
Conclusie
Bij RC-oscillatoren kan de frequentie worden gewijzigd met behulp van condensatoren of weerstanden. De weerstanden worden echter vast gehouden terwijl de condensatoren worden aangepast aan de vereisten. Ze worden gebruikt als oscillatoren voor muziekinstrumenten, audiofrequentiegeneratoren en synchrone ontvangers.