RC相移振荡器工作原理+参数计算公式+电路设计总结
今天给大家分享的是：rc相移振荡器，主要是关于rc相移振荡器的工作原理、参数计算设计、运算放大器相移振荡电路、fet（场效应晶体管）相移振荡器电路、bjt相移振荡器电路。
一、什么是相位和相移？
相位是 360 °条件下正弦周期波的完整周期。引入一个完整周期作为波形格式恢复其任意初始值所需的间隔。相位被称为这种波形周期格式的特定位置。如果我们访问波的正弦形式，我们可以简单地检测相位。
正弦波周期的完整形式 在上图中，给出了波浪周期的完整形式。正弦波的起始点为 0 o同相，如果我们能确定每个正负峰值和 0 段，我们将找到 90、180、270、360 度相位。因此，当正弦波开始时，它基于 0 度参考进行操作。我们将其引入为根据 0 度参考的相移微分。我们可以通过使用下一个图像来指定正弦波的移动相位如何相似。
正弦波的移动相位 在此图中，显示了两种不同的交流正弦波，基本的绿色正弦波是 360 °相位，但红色的是90°相位旋转出第一个信号的相位。这种相移可以通过采用简单的 rc 配置来应用。
二、rc 相移振荡器
相移振荡器是产生正弦波输出的线性电子振荡器。相移振荡器由输入放大器和反馈路径组成，如下图所示：
相移振荡器 这是相移振荡器的简单示意图。rc 振荡器将 r 和 c 作为反馈路径中的相移网络，反馈到输入端。rc 相移振荡器是一种反馈振荡器，其具有相移作为反馈因子。rc 表示在振荡器输出中产生相移的 r（电阻）和 c（电容）的组合。它通常用于音频范围。
rc 相移振荡器 rc 振荡器的组件是梯形形式的反相放大器（晶体管和运算放大器）、电阻和电容。反相放大器具有各种优点，例如有限增益和有限输入阻抗。放大器提供 180°的相移，相移网络也提供 180 °的相移。rc 振荡器利用两个组件提供的相移。 相移 = 180（放大器）+ 180（反馈） 相移 = 360 ° 相移 = 360 ° = 0 ° 因此，它有助于振荡器提供正反馈。
三、rc相移振荡器主要参数计算公式
在 rc 相移振荡器中，rc 电路放置在反馈网络中，以产生稳定的低频正弦信号，范围为几赫兹到几赫兹，如无线电频率。 在这种类型的振荡器中，放大器提供 180 °的相移。由于可持续振荡器需要 0 或 360 °的相位角，因此反馈电路的相移也必须为 180°。除了相位角，放大器和反馈增益的乘积应该等于 1。 rc 电路传递函数为：
相位角
rc 高通滤波器 根据上式，当等于 0 时，传递函数相位角为 0，当等于 0 时，相位角为 90 °。 因此，相位角可以在 0 °到 90 °之间变化，但是如何产生 180 °的相移呢？答案是级联两个 rc 电路，如图所示，因为每个电路都可以提供 90 °相移。为了使每个电路实现 90 °相移，电阻应该非常小（理论上为零）。 然而，当 r 非常小时，电路增益变为零。因此，实际上，仅由两个 rc 电路无法产生 180 °相移。如果使用三级，则每级相移为 60 °。在这种情况下，另一个问题是其他阶段的负载效应，但整体相移将是 180 °。这些阶段可以增加，即 带有运算放大器的 rc 相移振荡器电路的可能配置如上图 所示。在这些配置中，运算放大器处于反相模式以提供 180 度相移。此外，rc 电路用于在反馈网络中提供 180 度。这意味着振荡器的整体相移是 360 度。在这种情况下，电路的特定频率可以通过以下等式计算。 特定频率 其中 n 是 rc 级数。
四、rc相移振荡器采用什么运算放大器？
1、运算放大器实现 rc 相位振荡器
使用运算放大器实现 rc 相位振荡器如下图所示：
使用运算放大器实现 rc 相位振荡器 它有三个电容和四个电阻。如果我们假设电阻 r1 = r2 = r3 = r 和电容 c1 = c2 = c3 = c 的值，计算就变得容易了。振荡频率可以表示为： 振荡频率 振荡标准为： r fb = 29. r r fb是反馈电阻 述条件是通过考虑除负反馈电阻器之外的所有电阻等于 r 来假设的。否则，计算非常复杂。振荡频率现在可以表示为： f o = 1/2π (r 2 r 3 (c 1 c 2 + c 1 c 3 + c 2 c 3 ) + r 1 r 3 (c 1 c 2 + c 1 c 3 ) + r 1 r 2 c 1 c 2 ) 1/2 单个运算放大器电路需要高增益（大约 30）来平衡反馈中连接的电阻和电容的梯形网络。高增益有助于它保持振荡。如果 rc 网络稳定，振荡器的增益约为 10 就足够了。 我们（关注公众号--电路一点通）还可以为电路中的每个 rc 网络插入一个缓冲区，它可以防止加载并且不会干扰振荡。
2、运算放大器实现 rc 相位振荡器案例示范
对于给定的运算放大器 rc 相移振荡器，确定电路所需的 rf 值并确定振荡频率。
运算放大器实现 rc 相位振荡器 我们知道振荡的条件表示为 a = 29 其中 a 是放大器的后级，因此是反馈网络增益，β = 1/29 = r3/rf。 因此，rf = 29 × r3 = 29 × 10 × 10 3 = 290 千欧姆 由于 r1 = r2 = r3 = r 和 c1 = c2 = c3 = c， 那么振荡频率为 f = 1/ (2 π rc √ 6) = 1/ (2 π × (10 × 10 3 ) × 0.01× 10 -6 × √ 6) = 6.5 千赫兹。
五、使用 fet（场效应晶体管）相移振荡器电路
1、使用 fet（场效应晶体管）相移振荡器电路
如下图所示：
使用 fet（场效应晶体管）相移振荡器电路 这里，rs 和 cs 是连接在 fet 源极端子上的电阻和电容。 fet rc 相移振荡器的振荡频率由下式给出： fet rc 相移振荡器的振荡频率 它也可以表示为： fet rc 相移振荡器的振荡频率 n 指定连接在反馈相位网络中的 rc 级数。2n 直接代入 6，因为 rc 级数固定为 3。在 rc 阶段 > 3 的情况下，n 的值会发生变化。 频率值可以通过改变电阻或电容的值来改变。 rc 电路的相位角可以表示为： a = tan-1(xc/r)
r 是电阻
x c = 1/2√fc
f是频率
c是电容
单个 rc 网络产生最大 90 °的相移。但是，rc 相移振荡器需要与反馈相移至少 180 °。因此，在反馈中连接两个或两个以上的 rc 网络以产生所需的相移。 让我们讨论三个电容和两个电阻如何产生 180 °的相移。 每个 rc 网络的最小相移 = 60 ° 对于 180 °，所需的 rc 网络为 180/60 = 3 因此，三个 rc 网络连接在反馈路径中以产生 180 °相移。
2、使用 fet（场效应晶体管）相移振荡器电路 电路实例
在 fet（场效应晶体管）相移振荡器中，r1 = r2 = r3 = 2m 欧姆且 c1 = c2 = c3 = 80 p 法拉。确定电路将振荡的频率。 给定：r1 = r2 = r3 = r = 2m 欧姆 = 2 x 10 6欧姆 c1 = c2 = c3 = c = 34 pf = 80 x 10 -12法拉 可以使用下式给出的公式计算振荡频率： fet rc 相移振荡器的振荡频率 f o = 10 6 / (2 x 3.1415 x 2 x 10 6 x 80 x 10 -12 x 2.449) f o = 10 6 / 2461.93 f o = 406.18 赫兹 因此，振荡频率为 406.18 hz。
六、使用 bjt 的 rc 相移振荡器电路
1、使用 bjt 的 rc 相移振荡器电路
下图为使用bjt的 rc 移相电路的完整电路图。晶体管被认为是 rc 相移振荡器电路中放大级的有源元件。电阻 r、rc、re、r1 和 vcc 在上述电路中建立了一个有源区。ce 是这里的旁路电容。 这里的三个 r 部分是相同的。偏置电阻值很大，因此不会影响交流操作。re-ce 的组合提供了可以忽略不计的阻抗，这就是为什么它对交流操作没有任何影响。集电极电阻限制晶体管集电极电流。发射器响应提高了稳定性。电容 co 和 ce 是输出去耦电容和发射极旁路电容。
使用 bjt 的 rc 相移振荡器电路图 接通电源后，振荡开始。晶体管放大器上的小电流产生 180 °相移的电流。当信号将通过反馈作为输入提供给放大器时（关注公众号--电路一点通），又会发生 180 °的相移。当环路增益等于 1 时，将产生持续运行。如果需要改变振荡频率，则应改变 r 和 c 值，因为只有频率振荡会发生变化。
2、使用 bjt 的 rc 相移振荡器电路示例
使用 bjt 的 rc 相移振荡器电路 对于晶体管化 rc 振荡器，选择电容c 和晶体管 hfe 的值，以提供 2 khz 振荡器频率，电阻 rc=10kohms，r=8kohms
鉴于 rc = 10 × 10 3赫兹 r = 8 × 10 3赫兹 f = 2 × 10 3赫兹
在相移振荡器中，振荡频率由下式给出 f = 1/ (2 π rc √ ((4rc / r) + 6)) 2 × 10 3 = 1/ (2 π × 8 × 10 3 c √ ((4 × 10 × 10 3 / 8 × 10 3 ) + 6)) c = 3.0 × 10 -9 f 或 0.003 µ f
晶体管增益的值由下式给出 hfe ≥ (4 rc/r) + 23 + (29 r/rc) hfe ≥ (4 × 10 × 10 3 / 8 × 10 3 ) + 23 + (29 × 8 × 10 3 / 10 × 10 3 ) hfe≥51.2 因此电容值为 c = 3.0 × 10-9 f 和 hfe = 51.2。
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一、什么是相位和相移？
相位是 360 °条件下正弦周期波的完整周期。引入一个完整周期作为波形格式恢复其任意初始值所需的间隔。相位被称为这种波形周期格式的特定位置。如果我们访问波的正弦形式，我们可以简单地检测相位。
正弦波周期的完整形式 在上图中，给出了波浪周期的完整形式。正弦波的起始点为 0 o同相，如果我们能确定每个正负峰值和 0 段，我们将找到 90、180、270、360 度相位。因此，当正弦波开始时，它基于 0 度参考进行操作。我们将其引入为根据 0 度参考的相移微分。我们可以通过使用下一个图像来指定正弦波的移动相位如何相似。
正弦波的移动相位 在此图中，显示了两种不同的交流正弦波，基本的绿色正弦波是 360 °相位，但红色的是90°相位旋转出第一个信号的相位。这种相移可以通过采用简单的 rc 配置来应用。
二、rc 相移振荡器
相移振荡器是产生正弦波输出的线性电子振荡器。相移振荡器由输入放大器和反馈路径组成，如下图所示：
相移振荡器 这是相移振荡器的简单示意图。rc 振荡器将 r 和 c 作为反馈路径中的相移网络，反馈到输入端。rc 相移振荡器是一种反馈振荡器，其具有相移作为反馈因子。rc 表示在振荡器输出中产生相移的 r（电阻）和 c（电容）的组合。它通常用于音频范围。
rc 相移振荡器 rc 振荡器的组件是梯形形式的反相放大器（晶体管和运算放大器）、电阻和电容。反相放大器具有各种优点，例如有限增益和有限输入阻抗。放大器提供 180°的相移，相移网络也提供 180 °的相移。rc 振荡器利用两个组件提供的相移。 相移 = 180（放大器）+ 180（反馈） 相移 = 360 ° 相移 = 360 ° = 0 ° 因此，它有助于振荡器提供正反馈。
三、rc相移振荡器主要参数计算公式
在 rc 相移振荡器中，rc 电路放置在反馈网络中，以产生稳定的低频正弦信号，范围为几赫兹到几赫兹，如无线电频率。 在这种类型的振荡器中，放大器提供 180 °的相移。由于可持续振荡器需要 0 或 360 °的相位角，因此反馈电路的相移也必须为 180°。除了相位角，放大器和反馈增益的乘积应该等于 1。 rc 电路传递函数为：
相位角
rc 高通滤波器 根据上式，当等于 0 时，传递函数相位角为 0，当等于 0 时，相位角为 90 °。 因此，相位角可以在 0 °到 90 °之间变化，但是如何产生 180 °的相移呢？答案是级联两个 rc 电路，如图所示，因为每个电路都可以提供 90 °相移。为了使每个电路实现 90 °相移，电阻应该非常小（理论上为零）。 然而，当 r 非常小时，电路增益变为零。因此，实际上，仅由两个 rc 电路无法产生 180 °相移。如果使用三级，则每级相移为 60 °。在这种情况下，另一个问题是其他阶段的负载效应，但整体相移将是 180 °。这些阶段可以增加，即 带有运算放大器的 rc 相移振荡器电路的可能配置如上图 所示。在这些配置中，运算放大器处于反相模式以提供 180 度相移。此外，rc 电路用于在反馈网络中提供 180 度。这意味着振荡器的整体相移是 360 度。在这种情况下，电路的特定频率可以通过以下等式计算。 特定频率 其中 n 是 rc 级数。
四、rc相移振荡器采用什么运算放大器？
1、运算放大器实现 rc 相位振荡器
使用运算放大器实现 rc 相位振荡器如下图所示：
使用运算放大器实现 rc 相位振荡器 它有三个电容和四个电阻。如果我们假设电阻 r1 = r2 = r3 = r 和电容 c1 = c2 = c3 = c 的值，计算就变得容易了。振荡频率可以表示为： 振荡频率 振荡标准为： r fb = 29. r r fb是反馈电阻 述条件是通过考虑除负反馈电阻器之外的所有电阻等于 r 来假设的。否则，计算非常复杂。振荡频率现在可以表示为： f o = 1/2π (r 2 r 3 (c 1 c 2 + c 1 c 3 + c 2 c 3 ) + r 1 r 3 (c 1 c 2 + c 1 c 3 ) + r 1 r 2 c 1 c 2 ) 1/2 单个运算放大器电路需要高增益（大约 30）来平衡反馈中连接的电阻和电容的梯形网络。高增益有助于它保持振荡。如果 rc 网络稳定，振荡器的增益约为 10 就足够了。 我们（关注公众号--电路一点通）还可以为电路中的每个 rc 网络插入一个缓冲区，它可以防止加载并且不会干扰振荡。
2、运算放大器实现 rc 相位振荡器案例示范
对于给定的运算放大器 rc 相移振荡器，确定电路所需的 rf 值并确定振荡频率。
运算放大器实现 rc 相位振荡器 我们知道振荡的条件表示为 a = 29 其中 a 是放大器的后级，因此是反馈网络增益，β = 1/29 = r3/rf。 因此，rf = 29 × r3 = 29 × 10 × 10 3 = 290 千欧姆 由于 r1 = r2 = r3 = r 和 c1 = c2 = c3 = c， 那么振荡频率为 f = 1/ (2 π rc √ 6) = 1/ (2 π × (10 × 10 3 ) × 0.01× 10 -6 × √ 6) = 6.5 千赫兹。
五、使用 fet（场效应晶体管）相移振荡器电路
1、使用 fet（场效应晶体管）相移振荡器电路
如下图所示：
使用 fet（场效应晶体管）相移振荡器电路 这里，rs 和 cs 是连接在 fet 源极端子上的电阻和电容。 fet rc 相移振荡器的振荡频率由下式给出： fet rc 相移振荡器的振荡频率 它也可以表示为： fet rc 相移振荡器的振荡频率 n 指定连接在反馈相位网络中的 rc 级数。2n 直接代入 6，因为 rc 级数固定为 3。在 rc 阶段 > 3 的情况下，n 的值会发生变化。 频率值可以通过改变电阻或电容的值来改变。 rc 电路的相位角可以表示为： a = tan-1(xc/r)
r 是电阻
x c = 1/2√fc
f是频率
c是电容
单个 rc 网络产生最大 90 °的相移。但是，rc 相移振荡器需要与反馈相移至少 180 °。因此，在反馈中连接两个或两个以上的 rc 网络以产生所需的相移。 让我们讨论三个电容和两个电阻如何产生 180 °的相移。 每个 rc 网络的最小相移 = 60 ° 对于 180 °，所需的 rc 网络为 180/60 = 3 因此，三个 rc 网络连接在反馈路径中以产生 180 °相移。
2、使用 fet（场效应晶体管）相移振荡器电路 电路实例
在 fet（场效应晶体管）相移振荡器中，r1 = r2 = r3 = 2m 欧姆且 c1 = c2 = c3 = 80 p 法拉。确定电路将振荡的频率。 给定：r1 = r2 = r3 = r = 2m 欧姆 = 2 x 10 6欧姆 c1 = c2 = c3 = c = 34 pf = 80 x 10 -12法拉 可以使用下式给出的公式计算振荡频率： fet rc 相移振荡器的振荡频率 f o = 10 6 / (2 x 3.1415 x 2 x 10 6 x 80 x 10 -12 x 2.449) f o = 10 6 / 2461.93 f o = 406.18 赫兹 因此，振荡频率为 406.18 hz。
六、使用 bjt 的 rc 相移振荡器电路
1、使用 bjt 的 rc 相移振荡器电路
下图为使用bjt的 rc 移相电路的完整电路图。晶体管被认为是 rc 相移振荡器电路中放大级的有源元件。电阻 r、rc、re、r1 和 vcc 在上述电路中建立了一个有源区。ce 是这里的旁路电容。 这里的三个 r 部分是相同的。偏置电阻值很大，因此不会影响交流操作。re-ce 的组合提供了可以忽略不计的阻抗，这就是为什么它对交流操作没有任何影响。集电极电阻限制晶体管集电极电流。发射器响应提高了稳定性。电容 co 和 ce 是输出去耦电容和发射极旁路电容。
使用 bjt 的 rc 相移振荡器电路图 接通电源后，振荡开始。晶体管放大器上的小电流产生 180 °相移的电流。当信号将通过反馈作为输入提供给放大器时（关注公众号--电路一点通），又会发生 180 °的相移。当环路增益等于 1 时，将产生持续运行。如果需要改变振荡频率，则应改变 r 和 c 值，因为只有频率振荡会发生变化。
2、使用 bjt 的 rc 相移振荡器电路示例
使用 bjt 的 rc 相移振荡器电路 对于晶体管化 rc 振荡器，选择电容c 和晶体管 hfe 的值，以提供 2 khz 振荡器频率，电阻 rc=10kohms，r=8kohms
鉴于 rc = 10 × 10 3赫兹 r = 8 × 10 3赫兹 f = 2 × 10 3赫兹
在相移振荡器中，振荡频率由下式给出 f = 1/ (2 π rc √ ((4rc / r) + 6)) 2 × 10 3 = 1/ (2 π × 8 × 10 3 c √ ((4 × 10 × 10 3 / 8 × 10 3 ) + 6)) c = 3.0 × 10 -9 f 或 0.003 µ f
晶体管增益的值由下式给出 hfe ≥ (4 rc/r) + 23 + (29 r/rc) hfe ≥ (4 × 10 × 10 3 / 8 × 10 3 ) + 23 + (29 × 8 × 10 3 / 10 × 10 3 ) hfe≥51.2 因此电容值为 c = 3.0 × 10-9 f 和 hfe = 51.2。
比克电池30GWh大圆柱生产基地落户常州
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