RC-oscillator

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Figuur 1: Opstelling Wien-brug
Figuur 2: Opstelling Twin-T brug
Figuur 3: Responsecurve Wien-brug

Een RC-oscillator is een elektronisch circuit waarbij er aan de uitgang een sinusoïdaal signaal gevormd wordt. Deze oscillator bestaat zoals de naam het al zegt uit weerstanden en condensatoren, het derde deel is een versterker.

Bij RC-oscillatoren zijn er 2 toepassingen:

  • Wien-brug
  • Twin-T oscillator

Wien-brug oscillator[bewerken]

De Wien-brug oscillator wordt voornamelijk gebruikt in audio-toepassingen ( 20 Hz – 20 kHz). De uitgangsfrequentie is redelijk stabiel en is zo goed als vrij van ruis. De uitgangsfrequentie kan zeer eenvoudig worden aangepast (maximum 1 MHz). Een typische voorbeeld van de Wien-brug oscillator kan u in figuur 1 terugvinden.

Dit soort oscillator is in principe een 2-trapsversterker met een RC-circuit. Wanneer de frequentie verhoogd wordt zal de faseverschuiving zich naar rechts bewegen en wanneer deze verlaagd wordt zal de faseverschuiving zich naar links bewegen. Door de feedback van het Wien-brug circuit verkrijgen we de resonantiefrequentie van de schakeling. Bij de resonantie frequentie is de faseverschuiving aan de uitgang gelijk aan 0°. Als we de feedback van de Wien-brug niet gebruiken en de uitgang van transistor Q2 verbonden is met transistor Q1 zal transistor Q1 de signalen versterken over een groot spectrum van frequenties. Hierdoor zal de frequentie stabiliteit zeer laag zijn tegenover wanneer de Wien-brug feedback wordt gebruikt.

Werking[bewerken]

De schakeling zal in oscillatie gaan wanneer er een verandering in de basisstroom van transistor Q1 optreedt. Deze verandering zal versterkt worden door het collector gedeelte van transistor Q1, naast deze versterking zal er ook een faseverschuiving van 180° plaatsvinden. Door middel van condensator C4 wordt het uitgangssignaal van Q1 getransporteerd naar de ingang van Q2. Het signaal zal voor de 2de keer versterkt worden door transistor Q2 en er zal eveneens een faseverschuiving van 180° plaatsvinden. In totaal is er dan een faseverschuiving van 360° wat resulteert aan 0°, het ingangssignaal aan transistor Q1 is dus in fase met het uitgangssignaal.

De uiteindelijke versterking A zal gelijk zijn aan :

\frac{R_\mathrm{3} + R_\mathrm{4}}R_\mathrm{4} = \frac{R_\mathrm{3}}{R_\mathrm{4}} + 1 = 3 waarbij  R_\mathrm{3} = 2*R_\mathrm{4}

De attenuatie van de Wien-brug oscillator is gelijk aan:

 \frac{V_\mathrm{out}}{V_\mathrm{in}} = \frac{1}{3}

Om de oscillatie stabiel te laten verlopen, is er een versterking van 3 of groter noodzakelijk.

Twin-T oscillator[bewerken]

Deze type oscillatoren bestaan uit 2 T-type RC-filters met een terugkoppeling (Figuur 2). Eén van deze 2 filters is een laagdoorlaatfilter en de andere is een hoogdoorlaat filter. Als we deze 2 samenvoegen krijgen we een band-stop filter met in het midden een frequentie die gelijk is aan de oscillatie frequentie. Wanneer de frequentie hoger of lager is dan de oscillatie frequentie zal de oscillatie niet doorgaan door de negatieve terugkoppeling door de filters (Figuur 3).

Bronnen[bewerken]

1. Floyd, Thomas L. (2007), 'Electronic Devices (Conventional Current Version): Eight Edition