RC Oscillator คืออะไร?
ออสซิลเลเตอร์ RC ใช้ส่วนประกอบทางไฟฟ้าเชิงเส้นเพื่อสร้างคลื่นไซน์ ที่ความถี่สูง ออสซิลเลเตอร์ทำงานเหมือนกับวงจร LC ที่ปรับจูน แต่ที่ความถี่ต่ำ ตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำในวงจรไฟฟ้าจะมีขนาดค่อนข้างใหญ่ ออสซิลเลเตอร์นี้เหมาะกว่าสำหรับการใช้งานที่ใช้ความถี่ต่ำ ออสซิลเลเตอร์ RC ประกอบด้วยแอมพลิฟายเออร์พร้อมกับวงจรป้อนกลับ ข้อเสนอแนะที่เรียกว่าการเปลี่ยนเฟสสามารถสร้างขึ้นได้โดยใช้ตัวต้านทานและตัวเก็บประจุ
หลักการทำงาน
วงจร RC oscillator ใช้เครือข่าย RC เพื่อจัดเตรียมการเปลี่ยนเฟสของสัญญาณตอบสนองที่ต้องการ ออสซิลเลเตอร์เหล่านี้สร้างคลื่นไซน์ที่สะอาดสำหรับโหลดที่หลากหลายและมีความถี่สูง
ออสซิลเลเตอร์ RC พื้นฐานที่ใช้ทรานซิสเตอร์แสดงอยู่ด้านล่าง ทรานซิสเตอร์ในวงจรนี้เป็นองค์ประกอบที่ใช้งานอยู่ในขั้นขยายสัญญาณ แรงดันไฟฟ้า V ซีซี และตัวต้านทาน R 1 , อาร์ 2 , RC และ R และ กำหนดจุดทำงาน DC ของบริเวณแอคทีฟของทรานซิสเตอร์
ค และ ในวงจรข้างต้นทำหน้าที่เป็นตัวเก็บประจุบายพาส ที่นี่สามส่วนของ RC นั้นเท่ากันและ R ' = R - hie แสดงถึงความต้านทานสุดท้ายของส่วน 'hie' แสดงถึงความต้านทานของทรานซิสเตอร์' ดังนั้นความต้านทานเครือข่ายโดยรวมของวงจรคือ 'R'
ร 1 และร 2 ตัวต้านทานไม่ส่งผลต่อการทำงานของวงจร ค่าอิมพีแดนซ์ต่ำสุดที่มีจาก R และ -ค และ การรวมกันยังส่งผลต่อการทำงานของ AC เพียงเล็กน้อย
แรงดันไฟรบกวนทำให้วงจรสั่นเมื่อมีการจ่ายไฟ แอมพลิฟายเออร์ที่มีกระแสเบสต่ำจะสร้างกระแสเฟสชิฟต์ 180 องศาในแอมพลิฟายเออร์ทรานซิสเตอร์ สัญญาณนี้จะถูกเปลี่ยนเฟส 180 องศาอีกครั้งเมื่อตอบสนองต่ออินพุตของเครื่องขยายเสียง เพื่อความสามัคคี ความผันผวนจะดำเนินต่อไป
การใช้วงจรไฟฟ้ากระแสสลับแบบอะนาล็อกจะทำให้วงจรง่ายขึ้นและให้ความถี่การสั่น:
ถ้าร ค /ร <<1;
จากสมการข้างต้น การเปลี่ยนค่าตัวเก็บประจุและตัวต้านทานจะเปลี่ยนความถี่การสั่น
RC Oscillator พร้อมแอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการ
รูปด้านล่างแสดงออสซิลเลเตอร์ที่มีแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานและวงจร RC แบบเรียงซ้อนสามวงจรที่ใช้เป็นวงจรป้อนกลับ
เนื่องจากออปแอมป์นี้กำลังอินเวอร์ส สัญญาณเอาท์พุตจึงอยู่ที่ 180 องศาจากสัญญาณอินพุตที่เทอร์มินัลอินเวอร์ติ้ง เครือข่ายป้อนกลับ RC เพิ่มการเปลี่ยนเฟส 180 องศา ทำให้เกิดการสั่น
ตัวต้านทานเช่น R ฉ และร 1 สามารถปรับเกนของแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานได้ ปรับเกนเพื่อให้เกนของเครือข่ายป้อนกลับและเกนของ op-amp มากกว่า 1 เล็กน้อยเพื่อให้ได้ออสซิลเลชันที่ต้องการ
วงจรที่ได้รับมากกว่า 1 จะทำให้วงจรนั้นเป็นออสซิลเลเตอร์ ถ้าออปแอมป์มีเกนมากกว่า 29 สามารถรับความถี่การสั่นได้โดยใช้สมการต่อไปนี้:
เงื่อนไขการสั่นสามารถมั่นใจได้ด้วย A ≥ 29 สามารถปรับเกนของแอมพลิฟายเออร์ได้เพื่อให้การสั่นเกิดขึ้นภายในวงจรควบคุม R 1 และร ฉ .
จะสร้างวงจร RC Oscillator ได้อย่างไร
สำหรับความถี่ออสซิลเลเตอร์ที่ 5kHz ให้ออกแบบวงจรออสซิลเลเตอร์ RC แบบสามขั้นตอนพร้อมตัวเก็บประจุป้อนกลับที่ 2.5nF วาด RC oscillator ตัวสุดท้าย ความถี่เอาท์พุตของ RC oscillator กำหนดโดย:
สำหรับการคำนวณตัวต้านทานป้อนกลับในการกำหนดค่า op-amp:
อัตราขยายของออปแอมป์มาตรฐานเพื่อรักษาการสั่นคือ 29:
วงจร RC Oscillator ต้องเป็นดังนี้:
บทสรุป
ในออสซิลเลเตอร์ RC ความถี่สามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยใช้ตัวเก็บประจุหรือตัวต้านทาน อย่างไรก็ตาม ตัวต้านทานจะถูกเก็บไว้คงที่ในขณะที่ตัวเก็บประจุถูกปรับตามความต้องการ พวกมันถูกใช้เป็นออสซิลเลเตอร์สำหรับเครื่องดนตรี เครื่องกำเนิดความถี่เสียง และเครื่องรับแบบซิงโครนัส