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RC振蕩電路
閱讀:70308時間:2011-02-25 22:08:31

  RC振蕩電路,是指用電阻R、電容C組成選頻網(wǎng)絡(luò)的振蕩電路,一般用來產(chǎn)生1Hz~1MHz范圍的低頻率信號。RC振蕩電路由放大器、正反饋網(wǎng)絡(luò)和選頻網(wǎng)絡(luò)組成,常見的RC振蕩電路有RC相移振蕩電路和RC橋式振蕩電路。

概述

  采用RC選頻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的振蕩電路稱為RC振蕩電路,它適用于低頻振蕩,一般用于產(chǎn)生1Hz~1MHz的低頻信號。因為對于RC振蕩電路來說,增大電阻R即可降低振蕩頻率,而增大電阻是無需增加成本的。RC振蕩電路結(jié)構(gòu)如下圖:

RC振蕩電路結(jié)構(gòu)圖

工作原理

  輸出電壓 uo 經(jīng)正反饋(兼選頻)網(wǎng)絡(luò)分壓后,取uf? 作為同相比例電路的輸入信號ui。

  (1) 起振過程

RC振蕩電路工作原理圖1

  (2) 穩(wěn)定振蕩

RC振蕩電路工作原理圖2

  (3) 振蕩頻率

  振蕩頻率由相位平衡條件決定。

  φA= 0,僅在 f0處 φF = 0 滿足相位平衡條件,所以振蕩頻率f0= 1/2πRC。

  改變R、C可改變振蕩頻率

  RC振蕩電路的振蕩頻率一般在200KHz以下。

  振蕩頻率的調(diào)整

RC振蕩電路工作原理圖3

 �。�4)起振及穩(wěn)定振蕩的條件

RC振蕩電路工作原理圖4

  考慮到起振條件AuF > 1, 一般應(yīng)選取 RF略大2R1。如果這個比值取得過大,會引起振蕩波形嚴(yán)重失真。

  由運(yùn)放構(gòu)成的RC串并聯(lián)正弦波振蕩電路不是靠運(yùn)放內(nèi)部的晶體管進(jìn)入非線性區(qū)穩(wěn)幅,而是通過在外部引入負(fù)反饋來達(dá)到穩(wěn)幅的目的。

作用

  RC振蕩電路用途很廣,比如當(dāng)振搗器時就用作產(chǎn)生波形輸出,比如正弦波,三角波等;再把R、C的參數(shù)設(shè)計好,就可以產(chǎn)生帶寬很窄的脈沖波形了;另外RC電路同集成運(yùn)放聯(lián)用還用作濾波器LPF/HPF、微分器、積分器等。

  常用LC振蕩電路產(chǎn)生的正弦波頻率較高,若要產(chǎn)生頻率較低的正弦振蕩,勢必要求振蕩回路要有較大的電感和電容,這樣不但元件體積大、笨重、安裝不便,而且制造困難、成本高。因此,200kHz以下的正弦振蕩電路,一般采用振蕩頻率較低的RC振蕩電路。

不同比較

  1.RC相移振蕩電路

不同RC振蕩電路比較1

不同RC振蕩電路比較2

  圖(a)是 RC 相移振蕩電路。電路中的 3 節(jié) RC 網(wǎng)絡(luò)同時起到選頻和正反饋的作用。從圖(b)的交流等效電路看到:因為是單級共發(fā)射極放大電路,晶體管 VT 的輸出電壓 Uo 與輸出電壓 Ui 在相位上是相差 180° 。當(dāng)輸出電壓經(jīng)過 RC 網(wǎng)絡(luò)后,變成反饋電壓 U f 又送到輸入端時,由于 RC 網(wǎng)絡(luò)只對某個特定頻率 f0 的電壓產(chǎn)生 180° 的相移,所以只有頻率為 f0 的信號電壓才是正反饋而使電路起振�?梢� RC 網(wǎng)絡(luò)既是選頻網(wǎng)絡(luò),又是正反饋電路的一部分。

  RC 相移振蕩電路的特點(diǎn)是:電路簡單、經(jīng)濟(jì),但穩(wěn)定性不高,而且調(diào)節(jié)不方便。一般都用作固定頻率振蕩器和要求不太高的場合。它的振蕩頻率是:當(dāng) 3 節(jié) RC

  網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)相同時: f0= 1 2π 6RC 。頻率一般為幾十千赫。

  2.RC橋式振蕩電路

不同RC振蕩電路比較3

不同RC振蕩電路比較4

  圖(a)是一種常見的 RC 橋式振蕩電路。圖中左側(cè)的 R1C1 和 R2C2 串并聯(lián)電路就是它的選頻網(wǎng)絡(luò)。這個選頻網(wǎng)絡(luò)又是正反饋電路的一部分。這個選頻網(wǎng)絡(luò)對某個特定頻率為 f 0的信號電壓沒有相移(相移為0°),其它頻率的電壓都有大小不等的相移。由于放大器有 2 級,從 V2 輸出端取出的反饋電壓 Uf 是和放大器輸入電壓同相的(2 級相移 360°=0°)。因此反饋電壓經(jīng)選頻網(wǎng)絡(luò)送回到 VT1 的輸入端時,只有某個特定頻率為 f0 的電壓才能滿足相位平衡條件而起振�?梢� RC 串并聯(lián)電路同時起到了選頻和正反饋的作用。

  實(shí)際上為了提高振蕩器的工作質(zhì)量,電路中還加有由 Rt 和 RE1 組成的串聯(lián)電壓負(fù)反饋電路。其中 Rt 是一個有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻,它對電路能起到穩(wěn)定振蕩幅度和減小非線性失真的作用。從圖(b)的等效電路看到,這個振蕩電路是一個橋形電路。 R1C1 、 R2C2 、 Rt 和 RE1 分別是電橋的 4 個臂,放大器的輸入和輸出分別接在電橋的兩個對角線上,所以被稱為 RC 橋式振蕩電路。

  RC 橋式振蕩電路的性能比 RC 相移振蕩電路好。它的穩(wěn)定性高、非線性失真小,頻率調(diào)節(jié)方便。它的振蕩頻率是:當(dāng) R1=R2=R 、 C1=C2=C 時 f0= 12πRC 。它的頻率范圍從 1 赫~ 1 兆赫。

常用接法

  1.最簡單的振蕩器

RC振蕩電路的幾種接法1

  這種振蕩器特點(diǎn)是:T≈(1.4~2.3)R*C。

  電源波動將使頻率不穩(wěn)定,適合小于100KHz的低頻振蕩情況。

  2.加補(bǔ)償電阻的振蕩

RC振蕩電路的幾種接法2

  T≈(1.4~2.2)R*C,電源對頻率的影響減小,頻率穩(wěn)定度可控制在5%。

  3.環(huán)行振蕩器

RC振蕩電路的幾種接法3

  采用TTL反相器,頻率可達(dá)50MHz。

  4.采用施密特觸發(fā)器構(gòu)成的振蕩器

RC振蕩電路的幾種接法4

  5.采用兩三極管構(gòu)成的振蕩器

RC振蕩電路的幾種接法5

  其中R5=R8,R7=R6,C5=C6。

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