Oscilator Rc faznog pomaka pomoću op

Fazna oscilator je elektronički sklop oscilator koji proizvodi sinusni val izlaz. Može se projektirati korištenjem tranzistora ili upotrebom Op-pojačala kao invertirajućeg pojačala. Općenito se ovi oscilatori s faznim pomakom koriste kao audio oscilatori. U RC oscilatoru faznog pomaka, RC mreža generira fazni pomak od 180 stupnjeva, a Op-pojačalo generira još 180 stupnjeva, tako da se rezultirajući val okreće za 360 stupnjeva.

Osim što generiraju izlaz sinusnog vala, oni se također koriste za pružanje značajne kontrole nad postupkom pomicanja faza. Ostale upotrebe oscilatora faznog pomaka su:

1. U audio oscilatorima
2. Pretvarač sinusnog vala
3. Sinteza glasa
4. GPS jedinice
5. Glazbeni instrumenti.

Prije nego što započnemo s projektiranjem RC oscilatora faznog pomaka, naučimo više o njemu faznog i faznog pomicanja.

Što je fazni i fazni pomak?

Faza je razdoblje punog ciklusa sinusnog vala u referenci od 360 stupnjeva. Kompletni ciklus definiran je kao interval potreban da valni oblik vrati svoju proizvoljnu početnu vrijednost. Faza je označena kao šiljasti položaj na ovom ciklusu valnog oblika. Ako vidimo sinusni val, lako možemo prepoznati fazu.

Na gornjoj slici prikazan je cjeloviti valni ciklus. Početna početna točka sinusnog vala je 0 stupnjeva u fazi i ako identificiramo svaki pozitivni i negativni vrh i 0 bodova, dobit ćemo fazu od 90, 180, 270, 360 stupnjeva. Dakle, kad sinusoidni signal započne putovanje koje nije referenca od 0 stupnjeva, nazivamo ga pomicanjem faze razlikujući se od referentnog stupnja 0.

Ako vidimo sljedeću sliku, identificirat ćemo kako sinusni val s pomaknutim fazama izgleda jednako…

Na ovoj su slici predstavljena dva AC sinusoidna signalna vala, prvi Zeleni sinusoidni val ima 360 stupnjeva u fazi, ali crveni onaj koji je za 90 stupnjeva pomaknut iz faze zelenog signala.

Ovo pomicanje faza može se izvršiti pomoću jednostavne RC mreže.

RC oscilator faznog pomaka

Jednostavni RC oscilator faznog pomaka omogućuje minimalni fazni pomak od 60 stupnjeva.

Iznad slike je prikazana jednopolna RC mreža faznog pomaka ili ljestvičasti krug koji pomiče fazu ulaznog signala jednaku ili manju od 60 stupnjeva.

U idealnom slučaju, fazni pomak izlaznog vala RC kruga trebao bi biti 90 stupnjeva, ali u praksi je približno. 60 stupnjeva, jer kondenzator nije idealan. Formula za izračunavanje faznog kuta RC mreže navedena je u nastavku:

φ = tan ^-1 (Xc / R)

Gdje je Xc reaktancija kondenzatora, a R otpornik spojen u RC mrežu.

Ako kaskamo tamo RC mrežu, dobit ćemo fazni pomak od 180 stupnjeva.

Sada da bismo stvorili oscilacije i izlaz sinusnog vala trebamo aktivnu komponentu, bilo tranzistor ili op-pojačalo u invertirajućoj konfiguraciji.

Ako želite saznati više o RC oscilatoru faznog pomicanja, slijedite vezu

Zašto koristiti Op-pojačalo za RC oscilator faznog pomicanja umjesto tranzistora?

Postoje neka ograničenja u korištenju tranzistora za izgradnju oscilatora faznog pomicanja RC:

1. Stabilan je samo za niske frekvencije.
2. Oscilator RC faznog pomaka zahtijeva dodatni sklop za stabilizaciju amplitude valnog oblika.
3. Točnost frekvencije nije savršena i nije imuna na bučne smetnje.
4. Efekt negativnog opterećenja. Zbog formiranja kaskade, ulazna impedancija drugog pola mijenja svojstva otpora otpornika prvog polnog filtra. Što su se filtri više kaskadirali, situacija se pogoršava jer će utjecati na točnost izračunate frekvencije oscilatora faznog pomaka.

Zbog slabljenja na otporniku i kondenzatoru, gubitak na svakom stupnju je povećan, a ukupni gubitak je približno 1/29. Ulaznog signala.

Kako se krug slabi u 1/29, moramo nadoknaditi gubitak. Saznajte više o njima u našem prethodnom vodiču.

RC oscilator faznog pomicanja pomoću Op-pojačala

Kada koristimo op-pojačalo za RC oscilator faznog pomaka, on funkcionira kao invertirajuće pojačalo. U početku je ulazni val bio u RC mreži, zbog čega dobivamo 180 stupnjeva faznog pomaka. I, ovaj izlaz RC-a dovodi se u invertirajuću stezaljku op-pojačala.

Sada, kao što znamo da će op-pojačalo proizvesti 180 stupnjeva faznog pomaka kada funkcionira kao invertirajuće pojačalo. Dakle, dobivamo 360-stepeni fazni pomak u izlaznom sinusnom valu. Ovaj RC oscilator faznog pomaka pomoću opcijskog pojačala pruža konstantnu frekvenciju čak i pod različitim uvjetima opterećenja.

Komponente potrebne

• Op-Amp IC - LM741
• Otpornik - (100k - 3nos, 10k - 2nos, 4.7k)
• Kondenzator - (100pF - 3nos)
• Osciloskop

Kružni dijagram

Simulacija RC oscilatora faznog pomicanja pomoću Op-Amp-a

RC oscilator faznog pomaka pruža točan izlaz sinusnog vala. Kao što na kraju možete vidjeti u simulacijskom videu, postavili smo sondu osciloskopa na četiri stupnja kruga.

Sonda za osciloskop	Vrsta vala
Prvo - A	Ulazni val
Drugo - B	Sinusni val s faznim pomakom od 90 stupnjeva
Treće - C	Sinusni val s faznim pomakom od 180 stupnjeva
Četvrti - D	Izlazni val (sinusni val) s pomicanjem faze od 360 stupnjeva

Ovdje mreža povratnih informacija nudi fazni pomak od 180 stupnjeva. Dobivamo 60 stupnjeva od svake RC mreže. A, preostali fazni pomak od 180 stupnjeva generira opcijsko pojačalo u invertirajućoj konfiguraciji.

Za izračunavanje učestalosti oscilacija koristite sljedeću formulu:

F = 1 / 2πRC√2N

Nedostatak RC oscilatora faznog pomaka koji koristi op-pojačalo je taj što se ne može koristiti za visokofrekventne aplikacije. Jer kad god je frekvencija previsoka reaktancija kondenzatora je vrlo niska i djeluje kao kratki spoj.