Что такое RC-генератор?
RC-генератор использует линейные электрические компоненты для создания синусоидальной волны. На высоких частотах генераторы работают как настроенные LC-цепи, но на низких частотах конденсаторы и катушки индуктивности в электрической цепи будут довольно большими. Этот генератор предпочтителен для низкочастотных приложений. RC-генератор содержит усилитель и цепь обратной связи. Обратная связь, известная как фазовый сдвиг, может быть создана с помощью резисторов и конденсаторов.
Принцип работы
Схема RC-генератора использует RC-цепь для обеспечения фазового сдвига необходимого ответного сигнала. Эти генераторы производят чистую синусоидальную волну для самых разных нагрузок и имеют высокую частоту.
Базовый RC-генератор на транзисторе показан ниже. Транзистор в этой схеме является активным элементом каскада усиления. Напряжение питания В копия и резисторы R 1 , Р 2 , RC и R И определяют рабочую точку постоянного тока активной области транзистора.
С И в приведенной выше схеме действует как развязывающий конденсатор. Здесь три сегмента RC эквивалентны, и R’ = R – hie представляет окончательное сопротивление секции. «Hie» представляет сопротивление транзистора, поэтому общее сопротивление цепи равно «R».
р 1 и Р 2 резисторы не влияют на работу схемы. Минимальное значение импеданса, доступное из R И -С И комбинация также оказывает минимальное влияние на работу переменного тока.
Шумовое напряжение заставляет схему колебаться при подаче питания. Усилитель с малым током базы создает в транзисторном усилителе токи с фазовым сдвигом на 180 градусов. Этот сигнал снова будет сдвинут по фазе на 180 градусов, когда он будет реагировать на входы усилителя. При единичном выигрыше колебания будут продолжаться.
Использование аналоговой цепи переменного тока упрощает схему и дает частоту колебаний:
Если Р с /Р <<1;
Из приведенных выше уравнений изменение номиналов конденсатора и резистора меняет частоту колебаний.
RC-генератор с операционным усилителем
На рисунке ниже показан генератор с операционным усилителем и тремя каскадными RC-цепями, используемыми в качестве цепей обратной связи.
Поскольку этот операционный усилитель является инвертирующим, его выходной сигнал отклоняется на 180 градусов от входного сигнала на инвертирующей клемме. Сеть обратной связи RC добавляет фазовый сдвиг на 180 градусов, вызывая колебания.
Резисторы типа R ж и Р 1 Можно регулировать коэффициент усиления операционного усилителя. Отрегулируйте коэффициент усиления так, чтобы коэффициент усиления цепи обратной связи и коэффициент усиления операционного усилителя были немного больше 1 для достижения желаемых колебаний.
Коэффициент усиления схемы больше 1 делает эту схему генератором, если операционный усилитель имеет коэффициент усиления больше 29. Частоту колебаний можно получить, используя следующее уравнение:
Условия генерации можно обеспечить при A ≥ 29. Коэффициент усиления усилителя можно отрегулировать так, чтобы колебания происходили внутри схемы, управляющей R 1 и Р ж .
Как построить схему RC-генератора?
Для частоты колебаний 5 кГц спроектируйте трехкаскадную схему RC-генератора с конденсаторами обратной связи емкостью 2,5 нФ. Нарисуйте последний RC-генератор. Выходная частота RC-генератора определяется выражением:
Для расчета резистора обратной связи в конфигурации операционного усилителя:
Стандартный коэффициент усиления операционного усилителя для поддержания колебаний составляет 29:
Схема RC-генератора должна быть следующей:
Заключение
В RC-генераторах частоту можно изменять с помощью конденсаторов или резисторов. Однако резисторы остаются фиксированными, а конденсаторы регулируются в соответствии с требованиями. Они используются в качестве генераторов музыкальных инструментов, генераторов звуковых частот и синхронных приемников.