使用运算放大器的RC相移振荡器
相移振荡器是一种产生正弦波输出的电子振荡器电路。它可以由…设计…
A.相移振荡器是一个电子振荡电路其产生正弦波输出。它可以通过使用晶体管来设计，也可以通过使用运算放大器作为反相放大器来设计。通常，这些相移振荡器被用作音频振荡器。在RC相移振荡器中，RC网络产生180度的相移，运算放大器产生另一个180度的相位移，因此产生的波被反转360度。
除了产生正弦波输出之外，它们还用于对相移过程提供显著的控制。相移振荡器的其他用途有：
- 内置音频振荡器
- 正弦波逆变器
- 语音合成
- GPS单位
- 乐器。
在我们开始设计RC相移振荡器之前，让我们了解更多关于它的相位和相移。
什么是相位和相移？
相位是360度基准中正弦波的全周期。完整周期被定义为波形返回其任意初始值所需的间隔。相位表示为该波形周期上的一个指向位置。如果我们看到正弦波，我们就可以很容易地识别相位。
在上面的图像中，显示了一个完整的波浪周期。正弦波的初始起始点相位为0度，如果我们识别出每个正峰值和负峰值以及0点，我们将得到90度、180度、270度、360度的相位。所以，当正弦信号开始时，它的行程不是0度参考，我们称之为相移区别于0度参考。
如果我们看到下一张图片，我们将确定相移正弦曲线波浪看起来很像…
在这幅图像中，出现了两个交流正弦信号波第一个绿色正弦波相位为360度而是从绿色信号的相位偏移90度的红色信号。
这种相移可以使用简单的RC网络来完成。
RC相移振荡器
一个简单的RC相移振荡器提供了60度的最小相移。
上图显示单极相移RC网络或梯形电路其使输入信号的相位偏移等于或小于60度。
理想情况下，RC电路的输出波的相移应该是90度，但实际上大约是60度，因为电容器并不理想。RC网络相位角的计算公式如下：
φ=棕褐色-1（Xc/R）
其中，Xc是电容器的电抗，R是连接在RC网络中的电阻器。
如果我们级联RC网络，我们将得到180度相移。
现在，为了产生振荡和正弦波输出，我们需要一个有源元件，晶体管或反相配置中的运算放大器.
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为什么使用运算放大器作为RC相移振荡器而不是晶体管？
使用晶体管构建RC相移振荡器存在一些限制：
- 它仅对低频率稳定。
- RC相移振荡器需要额外的电路来稳定波形的幅度。
- 频率精度并不完美，而且它也不能免受噪声干扰。
- 不利负载效应。由于级联形成，第二极的输入阻抗改变了第一极滤波器的电阻器电阻特性。滤波器级联越多，情况就越恶化，因为这将影响相移振荡器频率的计算精度。
由于电阻器和电容器之间的衰减，每级之间的损耗增加，总损耗约为输入信号的1/29。
由于电路在1/29处衰减，我们需要恢复损耗。在我们的上一个教程.
使用运算放大器的RC相移振荡器
当我们将运算放大器用于RC相移振荡器时，它的作用是反相放大器最初，输入波已经进入RC网络，因此我们得到180度的相移。并且，RC的这个输出被馈送到运算放大器的反相端子。
现在，正如我们所知，运算放大器在用作反相放大器时会产生180度的相移。因此，我们在输出正弦波中得到了360度的相移。这种使用运算放大器的RC相移振荡器即使在变化的负载条件下也能提供恒定的频率。
所需组件
- 运算放大器IC–LM741
- 电阻器-（100k–3个，10k–2个，4.7k）
- 电容器–（100pF–3个）
- 示波器
电路图
用运算放大器模拟RC相移振荡器
RC相移振荡器提供精确的正弦波输出。正如你在最后的模拟视频中看到的那样，我们已经将示波器的探针设置为电路的四个阶段。
din| 示波器探头 |
波浪类型 |
| 第一–A |
输入波形 |
| 第二–B |
具有90度相移的正弦波 |
| 第三–C |
具有180度相移的正弦波 |
| 第四–D |
具有360度相移的输出波（正弦波） |
这里，反馈网络提供了180度的相移。我们正在从每个RC网络获得60度。并且，剩余的180度相移由反相配置中的运算放大器产生。
用于计算振荡频率使用以下公式：
F=1/2πRC√2N
使用运算放大器的RC相移振荡器的缺点是它不能用于高频应用。因为每当频率过高时，电容器的电抗就会非常低，从而起到短路的作用。