Cos'è un oscillatore RC?
Un oscillatore RC utilizza componenti elettrici lineari per creare un'onda sinusoidale. Alle alte frequenze, gli oscillatori funzionano come circuiti LC sintonizzati, ma alle basse frequenze i condensatori e gli induttori nel circuito elettrico sarebbero piuttosto grandi. Questo oscillatore è preferibile per applicazioni basate su bassa frequenza. L'oscillatore RC comprende un amplificatore insieme a un circuito di feedback. Il feedback noto come sfasamento può essere creato utilizzando resistori e condensatori.
Principio di funzionamento
Il circuito dell'oscillatore RC utilizza la rete RC per fornire lo sfasamento del segnale di risposta di cui ha bisogno. Questi oscillatori producono un'onda sinusoidale pulita per un'ampia varietà di carichi e hanno un'alta frequenza.
Di seguito è mostrato l'oscillatore RC di base che utilizza un transistor. Il transistor in questo circuito è un elemento attivo dello stadio di amplificazione. La tensione di alimentazione V cc e resistori R 1 , R 2 , RC e R E definire il punto operativo CC della regione attiva del transistor.
C E nel circuito sopra funge da condensatore di bypass. Qui i tre segmenti di RC sono equivalenti e R’ = R – hie rappresenta la resistenza finale della sezione. Il 'hie' rappresenta la resistenza del transistor', quindi la resistenza di rete complessiva del circuito è 'R'.
R 1 e R 2 i resistori non influiscono sul funzionamento del circuito. Il valore minimo di impedenza disponibile da R E -C E la combinazione ha anche un effetto minimo sul funzionamento AC.
La tensione di rumore fa oscillare il circuito quando viene applicata l'alimentazione. Un amplificatore con una corrente di base piccola crea correnti di sfasamento di 180 gradi nell'amplificatore a transistor. Questo segnale verrà nuovamente sfasato di 180 gradi quando risponde agli ingressi dell'amplificatore. Per il guadagno unitario, le oscillazioni continueranno.
L'uso di un circuito CA analogico semplifica il circuito e fornisce la frequenza di oscillazione:
Se R C /R<<1;
Dalle equazioni di cui sopra, la modifica dei valori del condensatore e del resistore modifica la frequenza di oscillazione.
Oscillatore RC con amplificatore operazionale
La figura seguente mostra un oscillatore con un amplificatore operazionale e tre dei circuiti RC in cascata utilizzati come circuiti di feedback.
Poiché questo amplificatore operazionale è invertente, il suo segnale di uscita è di 180 gradi rispetto al segnale di ingresso sul terminale invertente. La rete di feedback RC aggiunge 180 gradi di sfasamento, provocando oscillazioni.
Resistori come R F e R 1 può regolare il guadagno di un amplificatore operazionale. Regola il guadagno in modo che il guadagno della rete di feedback e il guadagno dell'amplificatore operazionale siano leggermente maggiori di 1 per ottenere le oscillazioni desiderate.
Un guadagno del circuito maggiore di 1 rende quel circuito un oscillatore se l'amplificatore operazionale ha un guadagno maggiore di 29. La frequenza di oscillazione può essere ottenuta utilizzando la seguente equazione:
La condizione di oscillazione può essere garantita con A ≥ 29. Il guadagno dell'amplificatore può essere regolato in modo che le oscillazioni avvengano all'interno del circuito che controlla R 1 e R F .
Come costruire un circuito oscillatore RC?
Per la frequenza oscillatoria di 5kHz, progettare un circuito oscillatore RC a tre stadi con condensatori di feedback da 2,5nF. Disegna l'oscillatore RC finale. L'uscita in frequenza dell'oscillatore RC è data da:
Per calcolare il resistore di feedback nella configurazione dell'amplificatore operazionale:
Il guadagno standard dell'amplificatore operazionale per sostenere le oscillazioni è 29:
Il circuito dell'oscillatore RC sarà il seguente:
Conclusione
Negli oscillatori RC, la frequenza può essere modificata utilizzando condensatori o resistori. Tuttavia, i resistori vengono mantenuti fissi mentre i condensatori vengono regolati secondo i requisiti. Sono utilizzati come oscillatori per strumenti musicali, generatori di frequenze audio e ricevitori sincroni.