運(yùn)算放大器RC振蕩器電路,RC相移振蕩器-KIA MOS管

RC相移振蕩器

相移振蕩器可以通過使用晶體管或使用運(yùn)算放大器作為反相放大器來(lái)設(shè)計(jì)，通常用作音頻振蕩器。在RC相移振蕩器中，RC網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生180度相移，運(yùn)算放大器產(chǎn)生另一個(gè)180度相移，因此產(chǎn)生的波反轉(zhuǎn)360度。除了產(chǎn)生正弦波輸出外，它們還用于對(duì)相移過程提供重要的控制。

RC相移振蕩器電路

相移振蕩器是產(chǎn)生正弦波輸出的電子振蕩器電路。

一個(gè)簡(jiǎn)單的RC相移振蕩器提供60度的最小相移。

上圖顯示了一個(gè)單極相移RC網(wǎng)絡(luò)或梯形電路，它使輸入信號(hào)的相位偏移等于或小于60度。

理想情況下，RC電路的輸出波的相移應(yīng)該是90度，但實(shí)際上它大約是90度。60度，因?yàn)殡娙莶焕硐搿?/span>

RC網(wǎng)絡(luò)相位角的計(jì)算公式如下：

φ=tan-1（Xc/R）

其中，Xc是電容器的電抗，R是連接在RC網(wǎng)絡(luò)中的電阻器。

如果我們級(jí)聯(lián)RC網(wǎng)絡(luò)，我們將獲得180度相移。

現(xiàn)在要?jiǎng)?chuàng)建振蕩和正弦波輸出，我們需要一個(gè)有源組件，即反相配置的晶體管或運(yùn)算放大器。

為什么將運(yùn)算放大器用于RC相移振蕩器而不是晶體管？

使用晶體管構(gòu)建RC相移振蕩器有一些限制：

它僅對(duì)低頻穩(wěn)定。

RC相移振蕩器需要額外的電路來(lái)穩(wěn)定波形的幅度。

頻率精度并不完美，也不能免受噪聲干擾。

不利的加載效應(yīng)。由于級(jí)聯(lián)形成，第二個(gè)極點(diǎn)的輸入阻抗會(huì)改變第一個(gè)極點(diǎn)濾波器的電阻器電阻特性。級(jí)聯(lián)的濾波器越多，情況越糟糕，因?yàn)樗鼤?huì)影響計(jì)算的相移振蕩器頻率的準(zhǔn)確性。

由于電阻和電容兩端的衰減，每一級(jí)的損耗增加，總損耗約為輸入信號(hào)的1/29。

隨著電路在1/29處衰減，我們需要恢復(fù)損失。

使用運(yùn)算放大器的RC相移振蕩器

當(dāng)我們將運(yùn)算放大器用于RC相移振蕩器時(shí)，它起到了反相放大器的作用。最初，輸入波已經(jīng)進(jìn)入RC網(wǎng)絡(luò)，因此我們得到了180度的相移。并且，RC的這個(gè)輸出被饋送到運(yùn)算放大器的反相端。

現(xiàn)在，我們知道運(yùn)算放大器在用作反相放大器時(shí)會(huì)產(chǎn)生180度的相移。因此，我們?cè)谳敵稣也ㄖ械玫搅?60度的相移。即使在變化的負(fù)載條件下，這種使用運(yùn)算放大器的RC相移振蕩器也能提供恒定的頻率。

所需組件：

運(yùn)算放大器IC–LM741

電阻器–（100k–3nos，10k–2nos，4.7k）

電容器–（100pF–3nos）

示波器

電路原理圖

使用運(yùn)算放大器模擬RC相移振蕩器

RC相移振蕩器提供準(zhǔn)確的正弦波輸出。在最后的仿真視頻中可以看到，我們已經(jīng)將示波器的探頭設(shè)置為電路的四個(gè)階段。

在這里，反饋網(wǎng)絡(luò)提供180度的相移。我們從每個(gè)RC網(wǎng)絡(luò)中獲得60度。并且，剩余的180度相移由反相配置中的運(yùn)算放大器產(chǎn)生。

要計(jì)算振蕩頻率，請(qǐng)使用以下公式：

F=1/2πRC√2N

使用運(yùn)放的RC相移振蕩器的缺點(diǎn)是不能用于高頻應(yīng)用。因?yàn)橹灰l率太高，電容器的電抗就會(huì)很低，它會(huì)起到短路的作用。

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