运算放大器RC振荡器电路,RC相移振荡器-KIA MOS管

RC相移振荡器

相(xiang)移(yi)(yi)振(zhen)荡器可以通(tong)过(guo)使用(yong)晶体管或使用(yong)运算放大(da)器作为反相(xiang)放大(da)器来设计，通(tong)常用(yong)作音频振(zhen)荡器。在(zai)RC相(xiang)移(yi)(yi)振(zhen)荡器中，RC网络产(chan)生(sheng)180度(du)相(xiang)移(yi)(yi)，运算放大(da)器产(chan)生(sheng)另一个180度(du)相(xiang)移(yi)(yi)，因此产(chan)生(sheng)的波(bo)反转360度(du)。除了产(chan)生(sheng)正弦波(bo)输出外(wai)，它们还用(yong)于对相(xiang)移(yi)(yi)过(guo)程提(ti)供(gong)重要的控制。

RC相移振荡器电路

相移振荡(dang)器(qi)是产生正(zheng)弦波输出的电子振荡器电路。

一个简单的(de)(de)RC相(xiang)移振(zhen)荡器(qi)提供60度的(de)(de)最(zui)小相(xiang)移。

上(shang)图显示(shi)了一个单极相移RC网络或梯形电路，它使输(shu)入信号(hao)的(de)相位偏移等于或小于60度。

理(li)想(xiang)情况下，RC电路的输出波(bo)的相移(yi)应该是90度(du)(du)，但实际上它(ta)大(da)约是90度(du)(du)。60度(du)(du)，因为电容不理(li)想(xiang)。

RC网络相位角的计(ji)算(suan)公式(shi)如下：

φ=tan-1（Xc/R）

其中(zhong)，Xc是电容器的电抗，R是连接在RC网络中(zhong)的电阻器。

如(ru)果我们级联RC网(wang)络，我们将获(huo)得180度相移(yi)。

现(xian)在要(yao)创建振荡和正弦波输出，我们(men)需(xu)要(yao)一(yi)个有源(yuan)组件，即反相配(pei)置(zhi)的晶体管或运(yun)算放大器。

为什么将运(yun)算放大器(qi)用于RC相移振荡器(qi)而不是晶(jing)体管(guan)？

使用晶(jing)体管构建RC相移振荡(dang)器有(you)一些(xie)限制：

它仅对低频稳定。

RC相移(yi)振荡器需要额外的(de)电路来(lai)稳定波(bo)形的(de)幅度。

频(pin)率精度(du)并(bing)不(bu)完美(mei)，也不(bu)能免受噪声干(gan)扰(rao)。

不(bu)利(li)的(de)加(jia)载效应。由于级联形成(cheng)，第(di)二个极点(dian)的(de)输入阻抗会(hui)改变第(di)一个极点(dian)滤(lv)波器(qi)的(de)电(dian)阻器(qi)电(dian)阻特性(xing)。级联的(de)滤(lv)波器(qi)越多，情况越糟糕，因为它会(hui)影响计算的(de)相移振(zhen)荡器(qi)频率的(de)准确性(xing)。

由于电(dian)阻和电(dian)容两(liang)端(duan)的衰减，每一级的损(sun)耗增加，总损(sun)耗约为输入信(xin)号的1/29。

随着电路在1/29处衰减(jian)，我(wo)们需要恢复(fu)损失。

使用运算放大器的RC相移振荡器

当(dang)我(wo)们(men)将运算(suan)放(fang)大器(qi)(qi)用(yong)于RC相(xiang)(xiang)移振荡器(qi)(qi)时，它起到(dao)了反相(xiang)(xiang)放(fang)大器(qi)(qi)的作(zuo)用(yong)。最初，输(shu)(shu)入(ru)波已经进(jin)入(ru)RC网络，因(yin)此我(wo)们(men)得(de)到(dao)了180度的相(xiang)(xiang)移。并且，RC的这个输(shu)(shu)出被(bei)馈送(song)到(dao)运算(suan)放(fang)大器(qi)(qi)的反相(xiang)(xiang)端。

现在(zai)，我们知道运(yun)算(suan)放(fang)大(da)(da)器(qi)(qi)在(zai)用(yong)作反(fan)相放(fang)大(da)(da)器(qi)(qi)时会产生180度的(de)相移。因(yin)此，我们在(zai)输出正弦波中(zhong)得(de)到了360度的(de)相移。即使在(zai)变化的(de)负载条件下，这种使用(yong)运(yun)算(suan)放(fang)大(da)(da)器(qi)(qi)的(de)RC相移振荡器(qi)(qi)也能(neng)提供恒定的(de)频率(lv)。

所(suo)需(xu)组件：

运算(suan)放大(da)器IC–LM741

电阻器–（100k–3nos，10k–2nos，4.7k）

电容(rong)器(qi)–（100pF–3nos）

示波器

电路原理图

使用运算放大器模拟RC相移振荡(dang)器

RC相移(yi)振荡器提供准(zhun)确(que)的正(zheng)弦波(bo)输出。在(zai)最后的仿(fang)真视(shi)频中可以看到，我们(men)已经将示波(bo)器的探头设(she)置为电路(lu)的四(si)个阶(jie)段。

在这里，反馈网络提供180度(du)的相移(yi)。我们(men)从每个RC网络中(zhong)获得(de)60度(du)。并(bing)且(qie)，剩余的180度(du)相移(yi)由反相配置中(zhong)的运算放(fang)大(da)器产生。

要计算振荡(dang)频(pin)率，请(qing)使(shi)用以下公式：

F=1/2πRC√2N

使用(yong)运(yun)放(fang)的(de)(de)(de)RC相移振荡(dang)器的(de)(de)(de)缺(que)点(dian)是不能用(yong)于高频应用(yong)。因为只要频率太高，电(dian)容器的(de)(de)(de)电(dian)抗就(jiu)会很低，它会起到短路(lu)的(de)(de)(de)作用(yong)。

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