Design des RC-Phasenverschiebungsoszillators

Ich versuche, eine Phasenverschiebungs-RC-Schaltung wie unten gezeigt zu bauen. Ich möchte, dass die Ausgangsfrequenz 100 kHz bei einem 5-V-Eingang beträgt, und ich möchte in der Lage sein, die Ausgangsfrequenz zu senken, wenn ich die Eingangsspannung senke. Bisher habe ich mich mit RC-Phasenverschiebungsoszillatoren befasst und die folgenden Gleichungen verwendet, um meine Kappenwerte zu bestimmen.Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ich habe überprüft, ob der DC-Vorspannungspunkt des Transistors in Betrieb ist, aber aus irgendeinem Grund werden die Schwingungen nicht angezeigt. Unten ist meine Schaltung, die auf LT Spice aufgebaut ist. Irgendwelche Tipps, die mir helfen, einen variablen RC-Phasenverschiebungsoszillator zu erreichen?

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Erster Gedanke - Verbinden Sie die Oberseite von R3 direkt mit V1, damit es kein negativer Rückkopplungspfad ist. Außerdem haben einige Simulationsprogramme ein Startproblem mit Oszillatorschaltungen. Darüber wissen andere hier mehr als ich.
C2 speist keine 100 kOhm. Stattdessen beträgt der Basis-Emitter-Widerstand etwa 1,6 kOhm.
Alles gesagt, plus spezifizieren Sie ein tatsächliches Kleinsignal-Transistormodell, dh einen 2N3904. Ich denke, ich würde das Bias-Schema umschalten, um die Emitter-Degeneration zu verwenden, und die Impedanzen durchgehend um den Faktor zehn oder sogar 100 reduzieren (dh die Widerstände verringern und die Kapazitäten erhöhen).
Siehe hier und hier für ein paar etwas verwandte Fälle.
Versuchen Sie, C2 und C5 zu tauschen. Sie können die Frequenz nicht ändern, indem Sie die Versorgungsspannung ändern. Sie benötigen ein anderes Oszillatordesign, um es abstimmbar zu machen.
Nicht genau für die Anpassung tinyurl.com/y5flh4qw
6,5 pF??? Das wird durch Streukapazität überschwemmt, es sei denn, Sie sind ein SEHR sorgfältiger Konstrukteur! Versuchen Sie es mit 650pF und 1k (oder vielleicht 130pF und 5,1k) und halten Sie die Zeitkonstanten gleich. Außerdem werden Schwingungen möglicherweise nicht in der Simulation angezeigt: Sie möchten vielleicht V1 einen Schritt (0 bis 5 V) machen, um das Ding zu treten, um es zu starten.
Ein einzelner Q-RC hat ein sehr niedriges Q, eine Verstärkung, um f und Vout zu regulieren, aber mein Design funktioniert, kann aber kein VCO mit Vcc sein. Unmöglich

Antworten (1)

Der Eingangswiderstand des Bipolaren ist Beta * Reac, wobei Reac 1/g ist. Bei Ic = 1mA, reac = 26 Ohm. Bei 0,5 mA ist reac = 52 Ohm.

Ihr Transistor arbeitet mit etwa 2 mA, daher beträgt die Reaktion 13 Ohm.

Durch Beta skaliert, ergibt das Rin (bei DC) von 100 * 13 = 1.300 Ohm.

Was parallel zu den letzten 100K ......... Probleme mit Phasenverschiebung und Dämpfung erzeugt.

Zusätzlich wird die Eingangskapazität durch Miller-Multiplikation eingestellt.

Dieses Cin ist (1 + Verstärkung). Der Gewinn beträgt etwa 1Kohm Rcollector / 1/gm

oder 1.000 / 13 == 80X.

Bei typischen Bipolaren mit einem Cob von 10 pF beträgt der Cin 800 pF, was für einen 3-stufigen Phasenschieber mit 7 pF überhaupt nicht geeignet ist.

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Um die Eingangskapazität zu reduzieren (um die Miller-Multiplikation zu reduzieren), führen Sie einen zweiten Bipolar auf den ersten ein; Diese Basis auf +1 Volt vorspannen und diese (neue) Basis mit 0,1 uF umgehen, da bei 100.000 Hz der Cob von 10 pF? wird diese Basis leicht auf und ab bewegen. Dies (2. Transistor) wird als Cascoding bezeichnet.

Um den Rin zu verbessern, verwenden Sie die in den Kommentaren vorgeschlagenen Ideen und fügen Sie einen 10-KOhm-Widerstand in den Emitter an Masse ein. Um mit den 100.000-Ohm-Phasenverschiebungswiderständen zu arbeiten, benötigen Sie 1 Megaohm??? und das erfordert Beta * 100K = 1 MB. Dieser hohe Wert von Re erfordert ein Umdenken bei allen Vorurteilen.

Außerdem sind die 20 pF Cin des ursprünglichen Transistors (reduziert von 800 pF, da die Kaskade sehr hilfreich ist) immer noch ein großes Problem. 1 pF bei 1 GHz ist -j159 Ohm; 1 pF bei 1 MHz ist -j159.000 Ohm; 20 pF bei 100.000 Hz sind -j80.000 Ohm, sodass Cin selbst bei Kaskadierung die erforderliche Phasenverschiebung stört.

Rphase stark reduzieren und Cphase stark erhöhen.

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