Rc fazės poslinkio osciliatorius naudojant op

Fazės poslinkio osciliatorius yra elektroninis osciliatorius grandinės, kuri gamina sine bangų išvestį. Jis gali būti suprojektuotas naudojant tranzistorių arba naudojant atvirkštinį stiprintuvą „Op-amp“. Paprastai šie fazės poslinkio osciliatoriai naudojami kaip garso osciliatoriai. RC fazės poslinkio generatoriuje 180 laipsnių fazės poslinkį sukuria RC tinklas, o dar 180 laipsnių generuoja Op-amp, todėl gautą bangą apvers 360 laipsnių kampu.

Be sinusinės bangos išvesties generavimo, jie taip pat naudojami reikšmingai kontroliuojant fazių poslinkio procesą. Kiti fazės poslinkio osciliatorių naudojimo būdai:

1. Garso osciliatoriuose
2. Sinusinės bangos keitiklis
3. Balso sintezė
4. GPS vienetai
5. Muzikos instrumentai.

Prieš pradėdami kurti RC fazės poslinkio osciliatorių, leiskite sužinoti daugiau apie jo fazės ir fazės poslinkį.

Kas yra fazė ir fazės poslinkis?

Fazė yra visas sinusoidinės bangos ciklo laikotarpis 360 laipsnių atskaitos tašku. Pilnas ciklas apibrėžiamas kaip intervalas, reikalingas, kad bangos forma grąžintų savavališką pradinę vertę. Fazė šiame bangos formos cikle žymima kaip smaili padėtis. Jei pamatysime sinusinę bangą, galime lengvai nustatyti fazę.

Aukščiau pateiktame paveikslėlyje parodytas visas bangų ciklas. Pradinis sinusinės bangos pradinis taškas yra 0 laipsnių fazėje ir, jei nustatysime kiekvieną teigiamą ir neigiamą smailę ir 0 taškų, gausime 90, 180, 270, 360 laipsnių fazę. Taigi, kai sinusinis signalas prasideda nuo 0 laipsnių atskaitos, tai vadiname fazės poslinkiu, diferencijuojančiu nuo 0 laipsnių atskaitos.

Jei pamatysime kitą vaizdą, nustatysime, kaip fazės pasislinkusi sinusinė banga atrodo vienodai…

Šiame paveikslėlyje pateikiamos dvi kintamosios sinusoidinės signalo bangos, pirmoji žalioji sinusoidinė banga yra 360 laipsnių fazėje, bet raudona, kuri yra 90 laipsnių fazė, pasislinko iš žalio signalo fazės.

Šis fazių perkėlimas gali būti atliekamas naudojant paprastą RC tinklą.

RC fazės poslinkio osciliatorius

Paprastas RC fazės poslinkio osciliatorius užtikrina minimalų 60 laipsnių fazės poslinkį.

Virš paveikslėlio pavaizduotas vieno poliaus fazės poslinkio RC tinklas arba kopėčių grandinė, kuri perkelia įėjimo signalo fazę lygią ar mažesnę nei 60 laipsnių.

Idealiu atveju RC grandinės išėjimo bangos fazinis poslinkis turėtų būti 90 laipsnių, tačiau praktiškai jis yra maždaug. 60 laipsnių, nes kondensatorius nėra idealus. RC tinklo fazinio kampo apskaičiavimo formulė yra nurodyta toliau:

φ = įdegis ^-1 (Xc / R)

Kur Xc yra kondensatoriaus reaktyvumas, o R yra rezistorius, prijungtas prie RC tinklo.

Jei kaskadosime RC tinkle, gausime 180 laipsnių fazės poslinkį.

Dabar, norint sukurti svyravimus ir sinusinės bangos išvestį, mums reikia aktyvaus komponento, arba tranzistoriaus, arba Op-amp, invertuojančioje konfigūracijoje.

Jei norite sužinoti daugiau apie RC fazės poslinkio osciliatorių, spustelėkite nuorodą

Kodėl vietoj tranzistoriaus naudoti RC stiprintuvo fazės poslinkio osciliatorių?

Yra keletas apribojimų naudojant tranzistorių statant RC fazės poslinkio osciliatorių:

1. Jis stabilus tik esant žemiems dažniams.
2. RC fazės poslinkio osciliatoriui reikalingos papildomos schemos, kad stabilizuotų bangos formos amplitudę.
3. Dažnio tikslumas nėra tobulas ir jis nėra apsaugotas nuo triukšmingų trukdžių.
4. Neigiamas apkrovos efektas. Dėl kaskados formavimo antrojo poliaus įėjimo varža keičia pirmojo poliaus filtro varžų varžos savybes. Kuo daugiau filtrų kaskadai, situacija blogėja, nes tai turės įtakos apskaičiuoto fazės poslinkio osciliatoriaus dažnio tikslumui.

Dėl slopinimo per rezistorių ir kondensatorių kiekvienos pakopos nuostoliai padidėja, o bendras nuostolis yra maždaug 1/29-oji įvesties signalo dalis.

Kadangi grandinė silpsta 1/29-ąja dalimi, mes turime susigrąžinti nuostolius. Sužinokite daugiau apie juos ankstesnėje mūsų pamokoje.

RC fazės poslinkio osciliatorius naudojant „Op-Amp“

Kai RC fazės poslinkio osciliatoriui naudojame op-amp, jis veikia kaip invertuojantis stiprintuvas. Iš pradžių įvesties banga buvo RC tinkle, dėl ko gauname 180 laipsnių fazės poslinkį. Ši RC išvestis tiekiama į inverterinį op-amp terminalą.

Dabar, kai žinome, kad op-amp sukurs 180 laipsnių fazės poslinkį, kai jis veiks kaip invertuojantis stiprintuvas. Taigi gauname 360 ​​laipsnių fazės poslinkį išėjimo sinusinėje bangoje. Šis RC fazės poslinkio osciliatorius, naudojantis op-amp, užtikrina pastovų dažnį net esant skirtingoms apkrovos sąlygoms.

Būtini komponentai

• „Op-Amp IC“ - LM741
• Rezistorius - (100k - 3nos, 10k - 2nos, 4.7k)
• Kondensatorius - (100pF - 3nos)
• Osciloskopas

Grandinės schema

RC fazės poslinkio osciliatoriaus modeliavimas naudojant „Op-Amp“

RC fazės poslinkio generatorius užtikrina tikslią sinusinės bangos išvestį. Kaip matote modeliavimo vaizdo įraše, mes nustatėme osciloskopo zondą į keturis grandinės etapus.

Osciloskopo zondas	Bangos tipas
Pirma - A	Įvesties banga
Antra - B	Sinusinė banga su 90 laipsnių fazės poslinkiu
Trečia - C	Sinusinė banga su 180 laipsnių fazės poslinkiu
Ketvirta - D	Išėjimo banga (sinusinė banga) su 360 laipsnių fazės poslinkiu

Čia grįžtamojo ryšio tinklas siūlo 180 laipsnių fazės poslinkį. Kiekviename RC tinkle gauname 60 laipsnių kampą. Likusį 180 laipsnių fazės poslinkį generuoja op-amp, esant invertuojančiai konfigūracijai.

Skaičiuojant virpesių dažnį, naudokite šią formulę:

F = 1 / 2πRC√2N

RC fazės poslinkio osciliatoriaus, naudojančio op-amp, trūkumas yra tas, kad jo negalima naudoti aukšto dažnio programoms. Nes kai dažnis yra per didelis, kondensatoriaus reaktyvumas yra labai mažas ir jis veikia kaip trumpasis jungimas.