Osciladores de mudança de fase

Uma das características importantes de um oscilador é que a energia de feedback aplicada deve estar na fase correta no circuito tanque. Os circuitos osciladores discutidos até agora empregaram uma combinação de indutor (L) e capacitor (C), no circuito tanque ou circuito de determinação de frequência.

Observamos que a combinação LC nos osciladores fornece deslocamento de fase de 180 ^o e o transistor na configuração CE fornece deslocamento de fase de 180 ° para perfazer um total de deslocamento de fase de 360 ^o , de modo que faria uma diferença zero na fase.

Desvantagens dos circuitos LC

Embora tenham poucos aplicativos, o LC circuitos têm poucos drawbacks tal como

• Instabilidade de frequência
• A forma de onda é ruim
• Não pode ser usado para baixas frequências
• Indutores são volumosos e caros

Temos outro tipo de circuitos osciladores, que são feitos substituindo os indutores por resistores. Fazendo isso, a estabilidade da frequência é melhorada e uma forma de onda de boa qualidade é obtida. Esses osciladores também podem produzir frequências mais baixas. Da mesma forma, o circuito não se torna nem volumoso nem caro.

Todas as desvantagens de LC circuitos osciladores são, portanto, eliminados em RCcircuitos osciladores. Daí surge a necessidade de circuitos osciladores RC. Estes também são chamados dePhase–shift Oscillators.

Princípio dos osciladores de mudança de fase

Sabemos que a tensão de saída de um circuito RC para uma entrada de onda senoidal lidera a tensão de entrada. O ângulo de fase pelo qual ele lidera é determinado pelo valor dos componentes RC usados ​​no circuito. O diagrama de circuito a seguir mostra uma única seção de uma rede RC.

A tensão de saída V ₁ 'através do resistor R está à frente da tensão de entrada aplicada à entrada V ₁ por algum ângulo de fase ɸ ^o . Se R fosse reduzido a zero, V ₁ 'levará V ₁ em 90 ^o isto é, ɸ ^o = 90 ^o .

No entanto, ajustar R a zero seria impraticável, porque não levaria a nenhuma voltagem em R. Portanto, na prática, R é variado a um valor que faz com que V ₁ 'conduza V ₁ em 60 ^o . O diagrama de circuito a seguir mostra as três seções da rede RC.

Cada seção produz uma mudança de fase de 60 ^o . Conseqüentemente, um deslocamento de fase total de 180 ^o é produzido, isto é, a tensão V ₂ está à frente da tensão V ₁ em 180 ^o .

Circuito de oscilador de mudança de fase

O circuito oscilador que produz uma onda senoidal usando uma rede de deslocamento de fase é chamado de circuito oscilador de deslocamento de fase. Os detalhes de construção e operação de um circuito oscilador de mudança de fase são fornecidos abaixo.

Construção

O circuito do oscilador de deslocamento de fase consiste em uma única seção de amplificador de transistor e uma rede de deslocamento de fase RC. A rede de deslocamento de fase neste circuito consiste em três seções RC. Na frequência ressonante f _o , o deslocamento de fase em cada seção RC é 60 ^{o, de} modo que o deslocamento de fase total produzido pela rede RC é 180 ^o .

O diagrama de circuito a seguir mostra a disposição de um oscilador de deslocamento de fase RC.

A frequência das oscilações é dada por

$$ f_o = \ frac {1} {2 \ pi RC \ sqrt {6}} $$

Onde

$$ R_1 = R_2 = R_3 = R $$

$$ C_1 = C_2 = C_3 = C $$

Operação

O circuito quando ligado oscila na frequência ressonante f _o . A saída E _o do amplificador é realimentada para a rede de feedback RC. Essa rede produz um deslocamento de fase de 180 ^o e uma tensão E _i aparece em sua saída. Esta tensão é aplicada ao amplificador do transistor.

O feedback aplicado será

$$ m = E_i / E_o $$

O feedback está na fase correta, enquanto o amplificador de transistor, que está na configuração CE, produz um deslocamento de fase de 180 ^o . A mudança de fase produzida pela rede e o transistor se somam para formar uma mudança de fase em torno de todo o loop que é 360 ^o .

Vantagens

As vantagens do oscilador de deslocamento de fase RC são as seguintes -

• Não requer transformadores ou indutores.
• Pode ser usado para produzir frequências muito baixas.
• O circuito oferece boa estabilidade de frequência.

Desvantagens

As desvantagens do oscilador de deslocamento de fase RC são as seguintes -

• Iniciar as oscilações é difícil porque o feedback é pequeno.
• A produção produzida é pequena.