RC相移振荡器的工作原理及其应用

RC相移振荡器的工作原理及其应用
2023年09月25日 17:00 如画的世界

相移振荡器可以定义为:它是一种线性振荡器,用于产生正弦波输出。它由反相放大器组件组成,如运算放大器,否则为晶体管。该放大器的输出可以借助相移网络作为输入给出。该网络可以用电阻器和电容器以梯形网络的形式构建。通过使用反馈网络,可以将放大器的相位在振荡频率处移至 180°,以提供正响应。这些类型的振荡器经常用作音频音频振荡器。本文讨论 RC 相移振荡器的概述。

什么是RC相移振荡器?

RC相移振荡电路可以用电阻和电容构成。该电路通过反馈信号提供所需的相移。它们具有出色的频率强度,可以为各种负载提供干净的正弦波。优选地,一个简单的 RC 网络可以包括一个以 90° 方向引导输入的 o/p。

但实际上,相位变化将低于此值,因为电路中使用的电容器不可能是完美的。RC网络的相位角可以精确地表示为:

Ф= tan -1 Xc/R

在上面的相位角表达式中,XC可以是1/(2πfC),它是电阻和电容的电抗。这些类型的网络在振荡器中提供了明确的相移。

RC 相移振荡器的实现和工作可以使用三种方法来完成,即使用运算放大器的 RC 相移振荡器、使用 BJT 的 RC 相移振荡器和使用 FET 的 RC 相移振荡器。为了更好地理解这个概念,我们将解释以下方法。

使用BJT的RC相移振荡器电路图

通过级联3-RC相移网络可以构建如下使用BJT的RC相移振荡器电路;每个提供60°相移。在电路中,RC(集电极电阻)阻止晶体管的集电极电流。

靠近R、R1等晶体管的电阻,随着RE(发射极电阻)的发展,可构成分压电路。之后是两个电容器,即Co和CE,其中Co是o/p DC去耦电容器,CE是发射极旁路电容器。此外,该电路还演示了反馈路径中使用的 3-RC 网络。

这种连接将导致 O/P 波形在从 O/P 端子到晶体管基极端子的整个过程中移动180°。之后,该信号可以借助网络内的晶体管再次移动180°,因为在共发射极 (CE)配置中输入和输出之间的相位差可以为180° 。这将创建360°的网络相位差并满足相位差条件。

还有另一种满足相位差状态的方法是使用4-RC网络,每个网络提供450相移。因此,RC相移振荡器的设计方式不同,因为它们内部的RC网络数量不平衡。但是,通过增加级数会增加电路的频率强度;由于负载效应,它还会对振荡器的 O/P 频率产生不利影响。

RC相移振荡器的频率

RC相移振荡器频率推导的一般方程可表示为

f= 1/2πRC√2N

其中,R是电阻(欧姆)、C是电容、N是RC网络的数量。

上述频率公式可用于高通滤波器(HPF) 相关设计,也可用于LPF(低通滤波器)。在这些情况下,更高的公式无法计算振荡器频率,将适用另一个公式。

振荡器频率f= √N/2πRC

其中,R 是电阻(欧姆)、C是电容、N是RC网络的数量。

RC相移振荡器的优点

RC相移振荡器的优点如下:

  • 使用电阻器和电容器等基本元件即可轻松设计振荡器电路。
  • 该电路并不昂贵,并且具有出色的频率稳定性。
  • 这些主要适用于低频
  • 与韦恩桥振荡器相比,该电路更简单,因为它不需要稳定规划和负反馈。
  • 电路输出是无失真的正弦波。
  • 该电路的频率范围从几Hz到数百kHz

RC相移振荡器的缺点

RC相移振荡器的缺点如下:

  • 由于反馈较小,该电路的输出较小
  • 它需要 12 伏电池来产生适当的大反馈电压。
  • 由于反馈较小,该电路很难产生振荡
  • 该电路的频率稳定性与文氏电桥振荡器相比较差。

RC相移振荡器应用

RC相移振荡器的应用包括以下内容

  • 该相移振荡器用于生成广泛频率范围内的信号。
  • 该相移振荡器的应用包括语音合成、乐器和 GPS 装置。

因此,以上就是RC相移振荡器理论。最后从以上信息我们可以得出结论,这些振荡器主要用于产生宽范围的信号。通过使用电阻器和电容器,频率范围可以从Hz-200Hz改变。

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