相移振蕩器是一種產(chǎn)生正弦波輸出的電子振蕩器電路。它既可以使用晶體管設計，也可以使用運算放大器作為反相放大器。通常，這些相移振蕩器被用作音頻振蕩器。在RC相移振蕩器中，RC網(wǎng)絡產(chǎn)生180度相移，運放又產(chǎn)生180度相移，因此產(chǎn)生的波反向360度。

除了產(chǎn)生正弦波輸出外，它們還用于提供對相移過程的重要控制。移相振蕩器的其他用途有：

?在音頻振蕩器中

?正弦波逆變器

?語音合成

?全球定位系統(tǒng)裝置

?樂器。

在我們開始設計RC相移振蕩器之前，讓我們更多地了解它的相位和相移。

什么是相位和相移?

相位是一個完整的周期周期的正弦波在360度參考。一個完整的周期被定義為波形返回其任意初始值所需的間隔。相位表示為該波形周期上的一個點位置。如果我們看到正弦波，我們可以很容易地識別相位。

在上面的圖像中，顯示了一個完整的波周期。正弦波的初始起點是0度相位，如果我們確定每個正、負峰值和0點，我們將得到90度、180度、270度、360度相位。所以，當一個正弦信號開始它的旅程而不是0度參考時，我們稱之為與0度參考相移微分。

如果我們看下一張圖，我們就會知道相移正弦波是什么樣的……

在這張圖中，有兩個交流正弦信號波，第一個綠色的正弦波是360度的相位，而紅色的正弦波是90度的相位，與綠色信號的相位相移。

這種相移可以用一個簡單的RC網(wǎng)絡來完成。

RC移相振蕩器

一個簡單的RC相移振蕩器提供60度的最小相移。

上圖顯示了一個單極移相RC網(wǎng)絡或階梯電路，它將輸入信號的相位移動等于或小于60度。

理想情況下，RC電路輸出波的相移應該是90度，但實際上它是近似的。60度，因為電容器不理想。RC網(wǎng)絡相角計算公式如下：

式中，Xc為電容器的電抗，R為連接在RC網(wǎng)絡中的電阻。

如果我們級聯(lián)RC網(wǎng)絡，我們會得到180度的相移。

現(xiàn)在要創(chuàng)建振蕩和正弦波輸出，我們需要一個有源元件，晶體管或運算放大器在反相配置。

為什么使用運放的RC相移振蕩器，而不是晶體管?

使用晶體管構建RC相移振蕩器存在一些限制：

?只有在低頻時才穩(wěn)定。

?RC相移振蕩器需要額外的電路來穩(wěn)定波形的幅度。

?頻率精度不理想，不能避免噪聲干擾。

?不利負載效應。由于級聯(lián)的形成，第二極的輸入阻抗改變了第一極濾波器的電阻特性。濾波器級聯(lián)越嚴重，會影響相移振蕩器頻率的計算精度。

由于電阻和電容之間的衰減，每級的損耗增加，總損耗約為輸入信號的1/29。

由于電路在1/29處衰減，我們需要恢復損耗。在我們之前的教程中了解更多有關它們的信息。

使用運放的RC移相振蕩器

當我們將運放用于RC移相振蕩器時，它起到了反相放大器的作用。最初，輸入波已經(jīng)進入RC網(wǎng)絡，因此我們得到了180度的相移。并且，RC的輸出被饋送到運放的反相端。

現(xiàn)在，正如我們所知，當運算放大器作為反相放大器時，將產(chǎn)生180度的相移。因此，我們在輸出正弦波中得到360度的相移。使用運放的RC移相振蕩器即使在變化的負載條件下也能提供恒定的頻率。

組件的要求

?運算放大器IC - LM741

?電阻- (100k - 3nos, 10k - 2nos, 4.7k)

?電容器- (100pF - 3nos)

?示波器

線路圖

基于運算放大器的RC移相振蕩器仿真

RC相移振蕩器提供精確的正弦波輸出。正如您在最后的仿真視頻中看到的，我們已經(jīng)將示波器的探頭設置為電路的四個級。

這里，反饋網(wǎng)絡提供了180度的相移。每個RC網(wǎng)絡都是60度。并且，剩余的180度相移由反相配置中的運放產(chǎn)生。

計算振蕩頻率用下式：

采用運放的RC移相振蕩器的缺點是不能用于高頻應用。因為每當頻率過高時，電容器的電抗非常低，它就會起到短路的作用。

本文編譯自circuitdigest