Dr. Pap László jegyzete - BME Hálózati Rendszerek és ...

304 13. KÖZEL SZINUSZOS OSZCILLÁTOROK
Kvázilineáris
szintszabállyozás
Erısítı
Szint
detektor
RC
hálózat
13.31. ábra. Az RC oszcillátorok általános felépítése.
RC oszcillátorok. Az RC oszcillátorokban a rezgési frekvenciát általában nem nagyon szelektív,
RC elemekből álló lineáris hálózat határozza meg. Az RC elemeket úgy kell csatolni
az aktív eszközökhöz (például műveleti erősítőhöz), hogy létrejöjjön a pozitív visszacsatolás,
és a visszacsatolt rendszer pólusai pontosan a jω tengelyre kerüljenek. Az RC oszcillátorokban
a rezgési amplitúdó meghatározására általában kvázilineáris eszközt használunk, mivel az
áramkör nem szelektív, és a felharmonikusok a kimeneti jelben jelentős torzítást okozhatnak. A
berezgési feltételt a lineáris rendszer analízisével határozhatjuk meg. A különböző kapcsolási
elrendezések az RC hálózat és az aktív elemek csatolási módjában térnek el egymástól. Az RC
oszcillátorok általános felépítése a 13.31. ábrán látható.
A kapcsolás egy lineáris, változtatható erősítésű erősítőből, egy visszacsatoló RC hálózatból és
egy szintdetektorból áll. A kvázilineáris szabályzás annyit jelent, hogy a szintdetektor a rezgési
amplitúdó függvényében képes az erősítő erősítésének az értékét változtatni. Ez rendszerint úgy
oldható meg, hogy az erősítőben egy feszültséggel vezérelhető paraméterű lineáris elemet (például
vezérelhető ellenállást) helyezünk el. Emellett a stabil, állandó frekvenciájú működéshez
azt a szabályt is be kell tartani, hogy az RC hálózatot az erősítő pozitív visszacsatolású ágában
kell elhelyezni, ha rezonanciafrekvencián az RC hálózat fáziskarakterisztikájának a frekvencia
szerinti deriváltja negetív, és a negatív visszacsatolású ágban, ha a fáziskarakterisztika frekvencia
szerinti deriváltja pozitív.
A sokféle lehetséges megoldás közül az alábbiakban két kapcsolási változatot mutatunk be.
Wien-osztós RC oszcillátor. A Wien-osztós RC oszcillátorban egy negatívan visszacsatolt
műveleti erősítő kimenetéről egy RC elemekből álló egyszerű hálózaton keresztül jelet juttatunk
vissza a pozitív bemenetére. A Wien-osztós RC oszcillátor kapcsolási rajza a 13.32. ábrán
látható.
A kapcsolásban a műveleti erősítő fázist nem fordító alapkapcsolásban működik, erősítése a
pozitív bemenettől a kimenetig
A u = 1+ R 2
R 1
. (13.174)
A Wien-osztó egy soros és egy párhuzamos RC tagból áll (lásd a 13.33. ábrát), amely a műveleti
erősítő kimenetéről jelet juttat vissza az erősítő pozitív bemenetére. A kapcsolásban tehát a
frekvenciaszelektív elem a pozitív visszacsatoló ágban található.
A Wien-osztó átviteli függvényét a
β = u 2
u 1
=
pR
1+3pR+p 2 R 2 C 2 (13.175)