rc正弦波振荡器主要有哪些？什么是RC相移振荡器

rc正弦波振荡器主要有哪些？什么是RC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。相移振荡器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。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：

大家好，我是李工，创作不易，希望大家多多支持我。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

上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：

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，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。

以上就是关于RC相移振荡器的知识，希望大家多多支持我，得点赞，关注，有问题欢迎在评论区留言，大家一起讨论。

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