振盪器與計時器

相移振盪器

相移振盪器是另一個產生正弦波的簡單配方,由一個放大器加上三段相同的 RC 級串成的階梯組成。想法直接得很可愛:反相放大器把訊號翻轉 180 度,我們只需要一個再加 180 度的網路,訊號繞一圈回來就同步了。單一 RC 級能讓相位移動到(但永遠達不到)90 度,所以一級湊不出 180 度。疊三級,每級貢獻 60 度,在某個特定頻率上合起來剛好 180 度。

一步步走過去。每一段 RC 是個小高通,會把相位往前推。在三段合起來恰好總共 180 度的那個頻率,迴路總相移變成 180(放大器)加 180(網路)等於 360,淨相移為零,滿足巴克豪森。對三段相同的級,這發生在 f 等於 1 除以(2 乘以 pi 乘以 R 乘以 C 乘以根號 6)。在同一個頻率,這三級階梯把訊號衰減到輸入的二十九分之一。所以放大器必須提供至少 29 的增益,才能把迴路增益拉到 1。

它是很棒的教學電路,因為你能一級一級看著巴克豪森條件被滿足。實務上做精密工作時不如文氏橋受歡迎:它的頻率較難調(你得同時變動三個元件),輸出失真也較大,因為它更貼近穩定運作的邊緣。它的長處在於當作便宜的固定頻率音源,以及作為「迴路裡的相位如何造出振盪」最清楚的動手示範。

每段都用 R 等於 10 kΩ、C 等於 10 nF 時,頻率是 1 除以(2 乘以 pi 乘以 10000 乘以 10 nF 乘以根號 6),約 650 Hz。運放設成約 29 的增益,以克服網路二十九分之一的損耗。

三段 RC 加起來 180 度;反相放大器補上另外 180 度,使迴路同相閉合。

你無法用一段或兩段 RC 湊出 180 度,因為單一段只逼近、永遠達不到 90 度;三段是實務上的最低數目。增益 29 這個確切數字假設各段理想、相同且互不負載,真實元件只能近似。

又称
RC phase-shift oscillator相位移振盪器RC 相移振盪器