-2-

RC oscilátor


Určete hodnoty součástek RC oscilátoru podle schématu, je-li tranzistor T typu KC 509 a požadujeme-li výstupní signál o amplitudě 5 V s kmitočtem 1 kHz.

Ve fázovacím článku RC volte: C1=C2=C3=C; R1=R2=R3=R=1 k.

Napájecí napětí volte 15 V, Rz=1 k; Rc=220 ; h21e=240; UBE=0,7 V

Schéma zapojení:



Řešení


Oscilátor na obr. je zesilovač v zapojení SE s kladnou zpětnou vazbou (posouvající signál mezi kolektorem a bází o 180), tvořenou RC členy. Teoretický posuv fáze jednoho členu RC je 90, takže by stačily pouze dva fázovací články. Vzhledem ke ztrátám však nelze nikdy „čistých“ 90 dosáhnout a takovýto oscilátor
se dvěma fázovacími články by se nikdy nerozkmital.

V tomto zapojení lze užít tří a více RC fázovacích článků, v našem případě tří článků. Každý z nich posouvá fázi pouze o 60, resp. podmínka posuvu fáze právě o 60 je splněna pouze pro jeden kmitočet. Pokud volíme všechny tři kapacity stejné, a všechny tři rezistory stejné, pak platí pro kmitočet vztah:


(1)


Volíme-li např. R=1 k, pak pro kapacity C vychází hodnota:


(2)


Volíme hodnotu z řady E12: 68 nF. Hodnotu R3=1 k volíme obvykle z toho důvodu, že lze fyzicky tento rezistor vynechat, protože jeho hodnotu zastupuje vstupní impedance tranzistoru h11e, jejíž hodnota bývá obvykle v okolí 1000 . To umožňuje u Si tranzistorů zachovat proudové buzení báze přes RB (R3 neosazen).

Pro požadovanou efektivní hodnotu výstupního napětí volíme napájecí napětí cca. 3 vyšší, tj. 15 V. Není-li dána hodnota zatěžovacího odporu Rz, předpokládáme jeho hodnotu 1 k a tedy volíme RC=100 . Střední napětí na tranzistoru KC 509 je UCE=7,5 V a střední proud tranzistorem IC=UB/2.RC=15/2.100=75 mA. Ztrátový výkon je potom 0,56 W, což překračuje povolenou kolektorovou ztrátu z katalogu PCmax=300 mW. Musíme tedy zvýšit hodnotu kolektorového rezistoru RC na 220 , kdy proud báze bude mít hodnotu


IC=UB/2.RC=15/2.220=34 mA


a ztrátový výkon bude


UBE.IC=7,5.0,034=0,255 W


což již s malou rezervou vyhovuje. Kolektorový rezistor RC volíme jako proměnný, abychom mohli nastavit optimální velikost zpětnovazebního signálu pro minimální zkreslením které je právě při splnění minimálního požadavku pro nasazení oscilací. Hodnotu bázového rezistoru určíme:


(3)

Kapacita vazebního kondenzátoru se určuje opět s ohledem na kmitočet a velikost zatěžovací impedance:


(4)


Volíme z řady E12 hodnotu C2=15


Pokud by byly užity čtyři fázovací články, platí pro kmitočet vztah:


(5)


Výhodou většího počtu fázovacích článků je jejich menší celkový útlum, takže klesají požadavky
na zesílení tranzistoru na daném kmitočtu. Minimální proudové zesílení h21e pro 3 fázovací články je 29,
pro 4 jenom 18,4. Pro nf kmitočty to není rozhodující, ale pracuje-li tranzistor na kmitočtu řádu stovek MHz, kde již zesílení tranzistoru s rostoucím kmitočtem klesá, může být tento důvod nižšího požadovaného zesílení u čtyř fázovacích článků podstatný.

dlabos.wz.cz