RC振蕩電路,采用RC選頻網絡構成,適用于低頻振蕩,一般用于產生1Hz~1MHz(fo=1/2πRC)的低頻信號。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;而對于LC振蕩電路來說,一般產生的正弦波頻率較高,若要產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。
電路特點
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。常用LC振蕩電路產生的正弦波頻率較高,若要產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。
常用類型
RC移相式振蕩器
具有電路簡單,經濟方便等優點,但選頻作用較差,振幅不夠穩定,頻率調節不便,因此一般用于頻率固定、穩定性要求不高的場合。其振蕩頻率為:fo=1/(2πRC)
RC橋式振蕩器
將RC串并聯選頻網絡和放大器結合起來即可構成RC振蕩電路,放大器件可采用集成運算放大器。
如圖所示,RC串并聯選頻網絡接在運算放大器的輸出端和同相輸入端之間,構成正反饋,Rf、R1接在運算放大器的輸出端和反相輸入端之間,構成負反饋。正反饋電路和負反饋電路構成一文氏電橋電路(如圖右所示),運算放大器的輸入端和輸出端分別跨接在電橋的對角線上,所以,把這種振蕩電路稱為RC橋式振蕩電路。
(如圖)振蕩信號由同相端輸入,故構成同相放大器,輸出電壓Uo與輸入電壓Ui同相,其閉環電壓放大倍數等于Au=Uo/Ui=1+(Rf/R1)。而RC串并聯選頻網絡在ω=ωo=1/RC時,Fu=1/3,εf=0°,所以,只要|Au|=1+(Rf/R1)》3,即Rf》2R1,振蕩電路就能滿足自激振蕩的振幅和相位起振條件,產生自激振蕩,振蕩頻率fo=1/2πRC
采用雙聯可調電位器或雙聯可調電容器即可方便地調節振蕩頻率。在常用的RC振蕩電路中,一般采用切換高穩定度的電容來進行頻段的轉換(頻率粗調),再采用雙聯可變電位器進行頻率的細調。
選頻特性
RC振蕩電路的電路結構如下圖所示:
分析下圖中公式可知:僅當 w = w0時,達最大值, 且 u2 與 u1 同相 ,即網絡具有選頻特性,fo決定于RC。
RC振蕩電路的選頻特性如下圖所示:
RC振蕩電路工作原理
1、起振過程
2、穩定振蕩
3、振蕩頻率
振蕩頻率由相位平衡條件決定。 jA= 0,僅在 f 0處 jF = 0 滿足相位平衡條件,所以振蕩頻率f 0= 1 /2πRC。 可通過改變開關的位置來改變選頻網絡的電阻,實現頻率粗調;通過改變電容C的大小實現頻率的細調。
4、起振及穩定振蕩的條件
考慮到起振條件AuF 》 1, 一般應選取 RF略大2R1。如果這個比值取得過大,會引起振蕩波形嚴重失真。
由運放構成的RC串并聯正弦波振蕩電路不是靠運放內部的晶體管進入非線性區穩幅,而是通過在外部引入負反饋來達到穩幅的目的。