RC-генератор з фазоповертаючим ланцюжком з заземленими резисторами

Рис. 1.2 RC-генератор з фазоповертаючим ланцюжком з заземленими резисторами

Основними елементами генератора є: операційний підсилювач в інвертуючому включенні, в робочому діапазоні частот якого вхідна і вихідна напруги змінюються в протифазі (Різниця фаз дорівнює π), і блок зворотного зв'язку у вигляді триланкового ланцюжка RC.

Для спрощення аналізу ємності і опори в ланцюжку взяті однаковими.

Якщо в системі існують стаціонарні гармонійні коливання з частотою ω₀, то на цій частоті повинні виконуватися:

умова балансу амплітуд

і умова балансу фаз

Баланс амплітуд означає, що втрати енергії в колі зворотного зв'язку за кожен період коливань компенсуються за рахунок посилення коливань в підсилювачі. Баланс фаз означає, що повний зсув фаз при проходженні сигналу через підсилювач і ланцюг зворотного зв'язку дорівнює нулю або числу, кратному 2π. Для того, щоб коливання в системі були чисто гармонійними, необхідно, щоб умови балансу фаз і амплітуд виконувалися тільки для однієї частоти. ω = ω₀

Якщо для як завгодно малих коливань виконується умова самозбудження , що означає перевищення вкладення енергії над втратами, то при включенні генератора в ньому виникнуть наростаючі коливання (режим м'якого збудження). Цей процес розгойдування коливань триватиме до тих пір, поки через нелінійність характеристик елементів, що входять в генератор, не виникне обмеження зростання амплітуди і система не вийде на стаціонарний режим генерації. Як правило, обмеження амплітуди відбувається за рахунок нелінійності амплітудної характеристики підсилювача .

Необхідний для виконання умови балансу фаз додатковий фазовий зсув напруги на φ₁ = π забезпечується операційним підсилювачем в інвертуючому включенні (про це говорить знак «-» у формулі (11)). для

виконання умови балансу амплітуд треба, щоб коефіцієнт посилення

K_U підсилювача був не менше 29.

Таким чином, тільки на одній частоті, яка визначається виразом:

в системі можна забезпечити умови для збудження автоколивань.