甲相移振荡器是一种电子振荡器电路产生的正弦波输出。可以通过使用晶体管或通过将运算放大器用作反相放大器来进行设计。通常,这些相移振荡器用作音频振荡器。在RC相移振荡器中,RC网络产生180度相移,而运算放大器产生180度相移,因此产生的波被360度反转。
除了生成正弦波输出外,它们还用于对移相过程进行有效控制。相移振荡器的其他用法是:
- 在音频振荡器中
- 正弦波逆变器
- 语音合成
- GPS单位
- 乐器。
在开始设计RC相移振荡器之前,让我们详细了解它的相移和相移。
什么是相移?
相位是360度参考中正弦波的整个周期。一个完整的周期定义为波形返回其任意初始值所需的间隔。相位表示为该波形周期上的指向位置。如果我们看到正弦波,我们可以轻松识别相位。
在上图中,显示了完整的波浪周期。正弦波的初始起点是相位为0度,如果我们确定每个正峰值和负峰值以及0个点,我们将获得90、180、270、360度相位。因此,当正弦信号开始其行程而不是0度参考时,我们称其为与0度参考不同的相移。
如果看到下一张图片,我们将确定相移正弦波的 外观如何 ……
在此图像中,显示了两个交流正弦信号波,第 一个绿色正弦波的相位为360度, 但红色相角为90度的红色正弦移离了绿色信号的相位。
可以使用简单的RC网络完成此相移。
RC相移振荡器
一个简单的RC相移振荡器可提供60度的最小相移。
上图显示了单极相移RC网络或梯形电路,该电路将输入信号的相位偏移等于或小于60度。
理想情况下,RC电路的输出波的相移应为90度,但实际上约为90度。60度,因为电容器不理想。RC网络相角的计算公式如下:
φ= tan -1(Xc / R)
其中,Xc是电容器的电抗,R是连接在RC网络中的电阻。
如果级联那里的RC网络,我们将获得 180度 相移。
现在要产生振荡和正弦波输出,我们需要一个有源组件,即反相配置的晶体管或运算放大器。
如果您想了解有关RC相移振荡器的更多信息,请点击链接
为何将运算放大器用于RC相移振荡器而不是晶体管?
使用晶体管构建RC相移振荡器存在一些限制:
- 它仅对低频稳定。
- RC相移振荡器需要附加电路来稳定波形的幅度。
- 频率精度不是完美的,并且不能不受噪声干扰。
- 不利的加载效果。由于级联的形成,第二极的输入阻抗会改变第一极滤波器的电阻器电阻特性。滤波器级联越多,情况就越恶化,因为它将影响计算出的相移振荡器频率的精度。
由于电阻和电容两端的衰减,每个级上的损耗都会增加,总损耗约为输入信号的1/29。
随着电路在1/29处衰减,我们需要恢复损耗。在我们之前的教程中了解有关它们的更多信息。
使用运算放大器的RC相移振荡器
当我们将运算放大器用于RC相移振荡器时,它用作反相放大器。最初,输入波已进入RC网络,因此,我们获得了180度的相移。并且,RC的此输出被馈送到运算放大器的反相端子。
现在,我们知道运算放大器在用作反相放大器时将产生180度的相移。因此,我们在输出正弦波中获得了360度的相移。这种使用运算放大器的RC相移振荡器即使在变化的负载条件下也能提供恒定的频率。
所需组件
- 运算放大器IC – LM741
- 电阻-(100k-3nos,10k-2nos,4.7k)
- 电容器–(100pF – 3nos)
- 示波器
电路原理图
使用运算放大器模拟RC相移振荡器
RC相移振荡器可提供准确的正弦波输出。如您在最后的模拟视频中所见,我们将示波器的探头设置为电路的四个阶段。
示波器探头 |
波浪型 |
第一– A |
输入波 |
第二名-B |
具有90度相移的正弦波 |
第三名-C |
具有180度相移的正弦波 |
第四– D |
具有360度相移的输出波(正弦波) |
在此,反馈网络提供了180度的相移。我们从每个RC网络中获得60度。并且,其余的180度相移由反相配置中的运算放大器产生。
要计算振荡频率,请使用以下公式:
F = 1 /2πRC√2N
使用运算放大器的RC相移振荡器的缺点是它不能用于高频应用。因为每当频率太高时,电容器的电抗就会非常低,并且会引起短路。