【48812】RC振动器电路网络角和图及公式
关于振动器无限期地坚持振动,正确相位的充沛反应,必需求供给“正反应”以及用作反相级的晶体管放大器来完成这一意图。
在RC振动器电路中,输入移位180 o 经过放大器阶段和180 o 再次经过第二个反相阶段给出“180 o +180 o =相移的360 o “实践上与0 o 相同,然后给出了所需的正反应。换句话说,反应环路的相移应为“0”。
在电阻电容振动器或简称RC振动器中,例如,咱们运用反应支路中的RC元件,在RC网络的输入和同一网络的输出之间发生相移这一现实。
左面的电路显现一个电阻 - 电容网络,其输出电压“超前”输入电压某个视点小于90 o 。一个抱负的单极RC电路会发生90° o 的相移,而且因为振动需求180° o 相移,所以至少需求两个单极用于 RC振动器规划。
但是实践上很难精确地取得相移的90° o ,因而运用了更多的阶段。电路中的实践相移量取决于电阻和电容的值,而且挑选的相位角(Φ)的振动频率如下:
在上面的简略示例中, R 和 C 的值有挑选使得在所需频率下输出电压使输入电压超越约60 o 的视点。然后,每个接连RC部分之间的相角添加别的60 o ,给出180 o 的输入和输出之间的相位差(3 x 60 o )如下面的矢量图所示。
然后经过将三个这样的RC网络串联衔接在一同,咱们咱们可以在所挑选的频率下在180 o 的电路中发生总相移,这形成了“相移振动器”的根底,也称为RC振动器电路。
咱们知道在运用双极晶体管或运算放大器的放大器电路中,它会在输入和输出之间发生180° o 的相移。假如在放大器的输入和输出之间衔接三级RC相移网络,则再生反应所需的总相移将变为3 x 60 o + 180 o = 360 o 如图所示。
三个RC阶段是级联的一同取得安稳振动频率所需的斜率。当每级的相移为-60 o 时,反应回路相移为-180 o 。当ω=2πƒ= 1.732 / RC ( tan 60 o = 1.732 )时会发生这种状况。然后在RC振动器电路中完成所需的相移是运用多个RC相移网络,例如下面的电路。
根本RC振动器,也称为相移振动器,发生正弦波运用从电阻器 -电容器组合取得的再生反应的输出信号。来自 RC 网络的再生反应是因为电容器存储电荷的才干(类似于LC振动电路)。
该电阻 - 电容反应网络可以如上所示衔接以发生超前相移(相位超前网络)或交换以发生滞后相移(相位推迟网络),成果依然与正弦波振动相同,仅发生在全体频率处相移为360 o 。
经过改动相移网络中的一个或多个电阻器或电容器,能改动频率,一般这可以终究靠坚持电阻相同并运用3组可变电容器。
假如相移网络中的一切电阻 R 和电容 C 假如值持平,那么RC振动器发生的振动频率如下:
因为RC振动器电路中的电阻 - 电容组合也可用作衰减器,由此发生总衰减在三个阶段中, -1 / 29th (Vo / Vi =β),放大器的电压增益有必要足够高,以战胜这些RC损耗。因而,在咱们上面的三级RC网络中,放大器增益有必要持平,或许大于 29 。
放大器在反应网络上的负载效应有一个对振动频率的影响或许会引起振动器频率比核算值高出25%。然后反应网络应该从高阻抗输出源驱动并馈入低阻抗负载,例如共发射极晶体管放大器,但更好的是运用运算放大器,它彻底满意这些条件。
当用作RC振动器时,运算放大器RC振动器比它们的双极晶体管更常见。振动器电路由负增益运算放大器和三段 RC 网络组成,发生180 o 相移。相移网络从运算放大器输出衔接回其“反相”输入,如下所示。
当反应衔接到反相输入时,运算放大器因而以其“反相放大器”装备衔接,发生所需的180 o 相移,而 RC 网络以所需频率发生另一个180 o 相移(180 o + 180 o )。
虽然可以仅将两个单极 RC 级组合在一同,以供给所需的180° o 相移(90 o + 90 o ),振动器在低频时的安稳性一般很差。
RC振动器最重要的特性之一是它的频率安稳性是在不同负载条件下供给安稳频率正弦波输出的才干。经过级联三个乃至四个 RC 级(4 x 45 o ),可以大幅度进步振动器的安稳性。
一般运用具有四级的RC振动器,因为一般可用的运算放大器选用四IC封装,因而规划相关于互相具有45°相移的4级振动器相对简单。
RC振动器安稳并供给形状杰出的正弦波输出,其频率与 1 / RC 成份额,因而频率规模更宽运用可变电容器时是或许的。但是,RC振动器仅限于频率运用,因为它们的带宽约束可以在高频下发生所需的相移。
A 3级RC相移振动器需求发生 6.5kHz 的振动频率。假如在反应电路中运用 1nF 电容,则核算频率确认电阻的值和坚持振动所需的反应电阻值。一起制作电路。
该电路应为3级RC振动器,因而由相同的电阻和3个持平的 1nF 电容组成。因为振动频率为6.5kHz,电阻值核算如下:
运算放大器增益有必要等于29才干坚持振动。振动电阻的电阻值10kΩ,因而运算放大器反应电阻 R f 的值核算如下:
鄙人一个关于振动器的教程中,咱们将研讨另一种称为Wien桥振动器的RC振动器,它运用电阻和电容作为其振动电路来发生低频正弦波形。