RC正弦波振蕩器的組成,工作原理詳解-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2025-05-15
RC振蕩器利用電阻和電容元件的相移特性來產(chǎn)生振蕩。當(dāng)信號通過RC網(wǎng)絡(luò)時，電容器的電流超前電壓90°，而電阻的電壓和電流是同相位的。通過串聯(lián)多個RC級，可以在輸出和輸入之間產(chǎn)生180°的相位差，從而形成正反饋，驅(qū)動振蕩。
RC正弦波振蕩器的組成部分
1.放大器：RC正弦波振蕩器需要一個放大器來放大信號。通常使用運(yùn)算放大器，如LM124或LM324等。
2.反饋網(wǎng)絡(luò)：反饋網(wǎng)絡(luò)是RC振蕩器的核心部分，通常由多個RC級組成。每個RC級提供一個相位偏移，多個RC級串聯(lián)在一起可以產(chǎn)生所需的180°相移，從而實(shí)現(xiàn)振蕩。
3.選頻網(wǎng)絡(luò)：選頻網(wǎng)絡(luò)用于選擇振蕩器的頻率。在RC振蕩器中，選頻網(wǎng)絡(luò)通常由電阻和電容組成，它們決定了振蕩器的頻率特性。
4.穩(wěn)幅環(huán)節(jié)：為了保持振蕩的穩(wěn)定，RC振蕩器還需要一個穩(wěn)幅環(huán)節(jié)，以防止振幅過大或過小，從而確保振蕩的持續(xù)和穩(wěn)定。
RC 振蕩器的工作原理是利用 RC 網(wǎng)絡(luò)（如下圖所示）提供響應(yīng)信號所需的相移的電路。
RC 振蕩器具有出色的頻率穩(wěn)定性，可以為各種負(fù)載產(chǎn)生純正弦波。
下圖左邊的電路顯示了單個電阻電容網(wǎng)絡(luò)，其輸出電壓“超前”輸入電壓某個角度小于 90°。
在純或理想的單極 RC 網(wǎng)絡(luò)中，它將產(chǎn)生恰好為 90 °的最大相移，但由于振蕩需要 180 °的相移，因此在RC 振蕩器設(shè)計中必須使用至少兩個單極網(wǎng)絡(luò)。
然而，實(shí)際上每個 RC 級很難獲得準(zhǔn)確的 90 °相移，因此我們必須使用更多級聯(lián)的 RC 級來獲得振蕩頻率所需的值。
電路中的實(shí)際相移量取決于電阻 (R) 和電容 (C) 的值，在選定的振蕩頻率下，相位角 ( φ ) 如下公式所示。
2、RC 相位角
其中： X C是電容的容抗，R 是電阻的阻值，而?是頻率。
在上面的簡單示例中，已選擇R和C的值，以便在所需頻率下，輸出電壓領(lǐng)先輸入電壓約 60 °的角度，然后每個連續(xù) RC 部分之間的相位角再增加 60 °，從而在輸入和輸出之間產(chǎn)生 180 ° (3 x 60 ° )的相位差，如下面的矢量圖所示。
3、矢量圖
通過將三個這樣的 RC 網(wǎng)絡(luò)（如上圖右側(cè)）串聯(lián)在一起，我們可以在所選頻率下在電路中產(chǎn)生 180 °的總相移，這形成了“RC 振蕩器”的基礎(chǔ)，也稱為相移振蕩器，因為相角在通過電路的每個階段都移動了一定量。
相移發(fā)生在各個 RC 級之間的相位差中。運(yùn)算放大器電路采用四路 IC 封裝，例如，LM124 或 LM324 等，因此四個 RC 級 也可用于在所需的振蕩頻率下產(chǎn)生所需的 180 °相移。
在使用雙極晶體管或反相運(yùn)算放大器配置的放大器電路中，它會在其輸入和輸出之間產(chǎn)生 180 °的相移。
如果三級 RC 相移網(wǎng)絡(luò)作為反饋網(wǎng)絡(luò)連接在放大器電路的輸出和輸入之間，則產(chǎn)生所需再生反饋的總相移為：3 x 60 °+ 180 °= 360 ° = 0 °。如下圖所示。
三個 RC 級級聯(lián)在一起以獲得穩(wěn)定振蕩頻率所需的斜率。當(dāng)每級相移為-60°時，反饋回路相移為-180 °。這發(fā)生在jω = 2pi? = 1/1.732RC為 ( tan 60 °= 1.732 ) 時。
然后，要在 RC 振蕩器電路中實(shí)現(xiàn)所需的相移，就要使用多個 RC 相移網(wǎng)絡(luò)。
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