Què és un oscil·lador RC?
Un oscil·lador RC utilitza components elèctrics lineals per crear una ona sinusoïdal. A freqüències altes, els oscil·ladors funcionen com circuits LC sintonitzats, però a freqüències baixes, els condensadors i inductors del circuit elèctric serien bastant grans. Aquest oscil·lador és preferible per a aplicacions basades en baixa freqüència. L'oscil·lador RC consta d'un amplificador juntament amb un circuit de retroalimentació. La retroalimentació coneguda com a canvi de fase es pot crear mitjançant resistències i condensadors.
Principi de funcionament
El circuit oscil·lador RC utilitza la xarxa RC per proporcionar el canvi de fase del senyal de resposta que necessita. Aquests oscil·ladors produeixen una ona sinusoïdal neta per a una gran varietat de càrregues i tenen una alta freqüència.
A continuació es mostra l'oscil·lador RC bàsic que utilitza un transistor. El transistor d'aquest circuit és un element actiu de l'etapa d'amplificació. La tensió d'alimentació V cc i resistències R 1 , R 2 , RC i R I defineix el punt de funcionament de CC de la regió activa del transistor.
C I en el circuit anterior actua com un condensador de derivació. Aquí els tres segments RC són equivalents i R' = R - hie representa la resistència final de la secció. El 'hie' representa la resistència del transistor, de manera que la resistència total de la xarxa del circuit és 'R'.
R 1 i R 2 Les resistències no afecten el funcionament del circuit. El valor mínim d'impedància disponible des del R I -C I La combinació també té un efecte mínim sobre el funcionament de CA.
La tensió del soroll fa que el circuit oscil·li quan s'aplica energia. Un amplificador amb un corrent base petit crea corrents de canvi de fase de 180 graus a l'amplificador de transistors. Aquest senyal tornarà a canviar de fase 180 graus quan respongui a les entrades de l'amplificador. Per obtenir un guany d'unitat, les oscil·lacions continuaran.
L'ús d'un circuit de CA analògic simplifica el circuit i dóna la freqüència d'oscil·lació:
Si R c /R <<1;
A partir de les equacions anteriors, canviar els valors del condensador i la resistència canvia la freqüència d'oscil·lació.
Oscil·lador RC amb amplificador operacional
La figura següent mostra un oscil·lador amb un amplificador operacional i tres dels circuits en cascada RC utilitzats com a circuits de retroalimentació.
Com que aquest amplificador operacional s'està invertint, el seu senyal de sortida està a 180 graus del senyal d'entrada al terminal inversor. La xarxa de retroalimentació RC afegeix 180 graus de canvi de fase, provocant oscil·lacions.
Resistències com R f i R 1 pot ajustar el guany d'un amplificador operacional. Ajusteu el guany de manera que el guany de la xarxa de retroalimentació i el guany de l'amplificador operacional siguin lleugerament superiors a 1 per aconseguir les oscil·lacions desitjades.
Un guany del circuit superior a 1 fa que aquest circuit sigui un oscil·lador si l'amplificador operacional té un guany superior a 29. La freqüència d'oscil·lació es pot obtenir mitjançant l'equació següent:
La condició d'oscil·lació es pot assegurar amb A ≥ 29. El guany de l'amplificador es pot ajustar de manera que les oscil·lacions es produeixin dins del circuit que controla R 1 i R f .
Com construir un circuit oscil·lador RC?
Per a la freqüència oscil·latòria de 5 kHz, dissenyeu un circuit oscil·lador RC de tres etapes amb condensadors de retroalimentació de 2,5 nF. Dibuixa l'oscil·lador RC final. La freqüència de sortida de l'oscil·lador RC ve donada per:
Per calcular la resistència de retroalimentació en la configuració de l'amplificador operatiu:
El guany estàndard de l'amplificador operatiu per mantenir les oscil·lacions és de 29:
El circuit de l'oscil·lador RC serà el següent:
Conclusió
En els oscil·ladors RC, la freqüència es pot canviar mitjançant condensadors o resistències. Tanmateix, les resistències es mantenen fixes mentre els condensadors s'ajusten segons els requisits. S'utilitzen com a oscil·ladors per a instruments musicals, generadors d'àudiofreqüència i receptors síncrons.