Oscillateur à déphasage Rc utilisant op

Un oscillateur à décalage de phase est un circuit oscillateur électronique qui produit une sortie sinusoïdale. Il peut être conçu en utilisant un transistor ou en utilisant un ampli-op comme amplificateur inverseur. Généralement, ces oscillateurs à déphasage sont utilisés comme oscillateurs audio. Dans l'oscillateur à décalage de phase RC, un déphasage de 180 degrés est généré par le réseau RC et un autre 180 degrés est généré par l'amplificateur opérationnel, de sorte que l'onde résultante est inversée de 360 ​​degrés.

En plus de générer la sortie d'onde sinusoïdale, ils sont également utilisés pour fournir un contrôle significatif sur le processus de déphasage. Les autres utilisations des oscillateurs à déphasage sont:

1. Dans les oscillateurs audio
2. Onduleur sinusoïdal
3. Synthèse vocale
4. Unités GPS
5. Instruments de musique.

Avant de commencer à concevoir l'oscillateur à déphasage RC, Apprenons-en plus sur lui déphasage et déphasage.

Qu'est-ce que le déphasage et le déphasage?

La phase est une période de cycle complet d'une onde sinusoïdale dans une référence à 360 degrés. Un cycle complet est défini comme l'intervalle requis pour que la forme d'onde renvoie sa valeur initiale arbitraire. La phase est désignée comme une position pointue sur ce cycle de forme d'onde. Si nous voyons l'onde sinusoïdale, nous pouvons facilement identifier la phase.

Dans l'image ci-dessus, un cycle d'onde complet est montré. Le point de départ initial de l'onde sinusoïdale est de 0 degré en phase et si nous identifions chaque pic positif et négatif et 0 point, nous obtiendrons une phase de 90, 180, 270, 360 degrés. Ainsi, lorsqu'un signal sinusoïdal commence son trajet autre que la référence à 0 degré, nous l'appelons déphasage différant de la référence à 0 degré.

Si nous voyons l'image suivante, nous identifierons à quoi ressemble une onde sinusoïdale déphasée …

Dans cette image, il y a deux ondes de signal sinusoïdal CA présentées, la première onde sinusoïdale verte est en phase de 360 ​​degrés mais la rouge qui est déphasée de 90 degrés par rapport à la phase du signal vert.

Ce déphasage peut être effectué à l'aide d'un simple réseau RC.

Oscillateur à décalage de phase RC

Un simple oscillateur à déphasage RC fournit un déphasage minimum de 60 degrés.

L'image ci-dessus montre un réseau RC à déphasage unipolaire ou un circuit en échelle qui décale la phase du signal d'entrée égale ou inférieure à 60 degrés.

Idéalement, le déphasage de l'onde de sortie d'un circuit RC devrait être de 90 degrés, mais en pratique, il est d'env. 60 degrés, car le condensateur n'est pas idéal. La formule de calcul de l'angle de phase du réseau RC est mentionnée ci-dessous:

φ = tan ^-1 (Xc / R)

Où, Xc est la réactance du condensateur et R est la résistance connectée dans le réseau RC.

Si nous mettons en cascade le réseau RC, nous obtiendrons un déphasage de 180 degrés.

Maintenant, pour créer une sortie d'oscillation et d'onde sinusoïdale, nous avons besoin d'un composant actif, soit un transistor ou un ampli-op en configuration inverseuse.

Si vous souhaitez en savoir plus sur l'oscillateur à décalage de phase RC, suivez le lien

Pourquoi utiliser Op-amp pour l'oscillateur à décalage de phase RC au lieu du transistor?

Il existe certaines limites à l'utilisation du transistor pour la construction d'un oscillateur à décalage de phase RC:

1. Il est stable pour les basses fréquences uniquement.
2. L'oscillateur à déphasage RC nécessite des circuits supplémentaires pour stabiliser l'amplitude de la forme d'onde.
3. La précision de la fréquence n'est pas parfaite et n'est pas à l'abri des interférences bruyantes.
4. Effet de chargement indésirable. En raison de la formation en cascade, l'impédance d'entrée du deuxième pôle modifie les propriétés de résistance des résistances du filtre du premier pôle. Plus les filtres sont en cascade, plus la situation s'aggrave car elle affectera la précision de la fréquence calculée de l'oscillateur à déphasage.

En raison de l'atténuation à travers la résistance et le condensateur, la perte à travers chaque étage est augmentée et la perte totale est d'environ 1 / 29ème du signal d'entrée.

Comme le circuit s'atténue au 1 / 29e, nous devons récupérer la perte. Apprenez-en plus à leur sujet dans notre précédent tutoriel.

Oscillateur à décalage de phase RC utilisant Op-Amp

Lorsque nous utilisons un ampli-op pour un oscillateur à déphasage RC, il fonctionne comme un amplificateur inverseur. Au départ, l'onde d'entrée a été dans le réseau RC, ce qui nous permet d'obtenir un déphasage de 180 degrés. Et, cette sortie de RC est introduite dans la borne inverseuse de l'ampli-op.

Maintenant, comme nous savons que l'ampli-op produira un déphasage de 180 degrés lorsqu'il fonctionnera comme un amplificateur inverseur. Ainsi, nous obtenons un déphasage de 360 ​​degrés dans l'onde sinusoïdale de sortie. Cet oscillateur à décalage de phase RC utilisant un amplificateur opérationnel fournit une fréquence constante même dans des conditions de charge variables.

Composants requis

• Circuit intégré ampli-op - LM741
• Résistance - (100k - 3nos, 10k - 2nos, 4,7k)
• Condensateur - (100pF - 3nos)
• Oscilloscope

Schéma

Simulation de l'oscillateur à décalage de phase RC à l'aide de l'ampli-op

L'oscillateur à déphasage RC fournit une sortie d'onde sinusoïdale précise. Comme vous pouvez le voir dans la vidéo de simulation à la fin, nous avons réglé la sonde de l'oscilloscope sur quatre étages du circuit.

Sonde d'oscilloscope	Type d'onde
Premier - A	Onde d'entrée
Deuxième - B	Onde sinusoïdale avec déphasage de 90 degrés
Troisième - C	Onde sinusoïdale avec déphasage de 180 degrés
Quatrième - D	Onde de sortie (onde sinusoïdale) avec déphasage de 360 ​​degrés

Ici, le réseau de rétroaction offre un déphasage de 180 degrés. Nous obtenons 60 degrés de chacun des réseaux RC. Et, le déphasage de 180 degrés restant est généré par l'amplificateur opérationnel dans la configuration d'inversion.

Pour calculer la fréquence d'oscillation, utilisez la formule ci-dessous:

F = 1 / 2πRC√2N

L'inconvénient de l'oscillateur à déphasage RC utilisant un amplificateur opérationnel est qu'il ne peut pas être utilisé pour les applications haute fréquence. Parce que chaque fois que la fréquence est trop élevée, la réactance du condensateur est très faible et agit comme un court-circuit.