RC正弦波振荡器的组成,工作原理详解-KIA MOS管

RC正弦波振荡器

RC振荡(dang)器(qi)利用电(dian)阻(zu)(zu)和(he)电(dian)容元件的(de)相(xiang)(xiang)移(yi)特(te)性来产生振荡(dang)。当信号通(tong)过(guo)RC网络时，电(dian)容器(qi)的(de)电(dian)流超前电(dian)压90°，而电(dian)阻(zu)(zu)的(de)电(dian)压和(he)电(dian)流是同相(xiang)(xiang)位(wei)的(de)。通(tong)过(guo)串联多(duo)个RC级，可以在输(shu)出和(he)输(shu)入之(zhi)间产生180°的(de)相(xiang)(xiang)位(wei)差，从(cong)而形(xing)成正反馈，驱动振荡(dang)。

RC正弦波振荡器的组成部分

1.放大(da)(da)器(qi)：RC正(zheng)弦波(bo)振荡器(qi)需要一(yi)个放大(da)(da)器(qi)来放大(da)(da)信号。通常使用(yong)运(yun)算放大(da)(da)器(qi)，如LM124或(huo)LM324等(deng)。

2.反(fan)(fan)馈(kui)网络：反(fan)(fan)馈(kui)网络是RC振(zhen)荡器的核(he)心(xin)部分(fen)，通(tong)常由多个RC级组成。每(mei)个RC级提供一个相位偏移，多个RC级串(chuan)联在一起可以产生所(suo)需的180°相移，从而(er)实现振(zhen)荡。

3.选频(pin)(pin)网络(luo)：选频(pin)(pin)网络(luo)用于选择振荡器的频(pin)(pin)率(lv)。在RC振(zhen)荡(dang)器中，选频(pin)网络通(tong)常由电阻和电容组成，它们决定(ding)了振(zhen)荡(dang)器的频(pin)率特性。

4.稳(wen)(wen)幅(fu)环(huan)节(jie)：为了(le)保(bao)持振(zhen)荡(dang)的稳(wen)(wen)定，RC振(zhen)荡(dang)器(qi)还(hai)需要一个(ge)稳(wen)(wen)幅(fu)环(huan)节(jie)，以防止振(zhen)幅(fu)过(guo)(guo)大或(huo)过(guo)(guo)小，从而确保(bao)振(zhen)荡(dang)的持续和稳(wen)(wen)定。

RC正弦波振荡器工作原理

RC 振荡器的工作原理是利用 RC 网络(luo)（如(ru)下图所(suo)示）提供响应(ying)信号所(suo)需的相移的电(dian)路(lu)。

RC 振荡器(qi)具有出色的频率稳定性，可以为各种负载产生纯正弦(xian)波。

下图左(zuo)边的电(dian)(dian)路显示了单(dan)个电(dian)(dian)阻电(dian)(dian)容网络，其(qi)输出电(dian)(dian)压“超前”输入电(dian)(dian)压某个角度小于 90°。

在纯或理想的(de)单极 RC 网络(luo)中，它将产生恰好为 90 °的(de)最大相移，但由于振荡需要 180 °的(de)相移，因此在RC 振荡器设计中必须使(shi)用至少两(liang)个单极网络(luo)。

RC正弦波振荡器

然(ran)而，实际(ji)上每个 RC 级(ji)很难获得准确的(de) 90 °相移，因此我们必(bi)须使用更多(duo)级(ji)联的(de) RC 级(ji)来获得振荡(dang)频率所需的(de)值。

电(dian)路中(zhong)的(de)实际(ji)相移量取决(jue)于电(dian)阻 (R) 和电(dian)容 (C) 的(de)值，在选(xuan)定的(de)振(zhen)荡频率(lv)下，相位角(jiao) ( φ ) 如下公式所示。

2、RC 相(xiang)位角

RC正弦波振荡器

其中： X C是(shi)电(dian)容(rong)的(de)容(rong)抗，R 是(shi)电(dian)阻的(de)阻值，而?是(shi)频(pin)率(lv)。

在(zai)上面(mian)的简单示例中，已选择(ze)R和(he)C的值，以便(bian)在(zai)所需频率下，输出电(dian)压领先输入(ru)(ru)电(dian)压约 60 °的角度，然(ran)后(hou)每个(ge)连续 RC 部(bu)分(fen)之间的相位角再(zai)增(zeng)加 60 °，从而在(zai)输入(ru)(ru)和(he)输出之间产生 180 ° (3 x 60 ° )的相位差，如下面(mian)的矢量图所示。

3、矢量图

通过将三个(ge)这(zhei)样的 RC 网(wang)络（如(ru)上图右侧）串(chuan)联在一(yi)起，我们可以在所选(xuan)频(pin)率下在电路中(zhong)产生 180 °的总相(xiang)移(yi)，这(zhei)形成了“RC 振荡器(qi)”的基础，也(ye)称为相(xiang)移(yi)振荡器(qi)，因为相(xiang)角在通过电路的每个(ge)阶段都移(yi)动(dong)了一(yi)定量。

相移发生在各个 RC 级(ji)之间的相位差(cha)中。运算放(fang)大(da)器电路采用(yong)四路 IC 封装，例如，LM124 或(huo) LM324 等，因此四个 RC 级(ji) 也可用(yong)于在所需的振荡频率下产生所需的 180 °相移。

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