• 検索結果がありません。

Experiments of RC Phase-Shift Oscillator

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

シェア "Experiments of RC Phase-Shift Oscillator"

Copied!
5
0
0

読み込み中.... (全文を見る)

全文

(1)

26 

E x p e r i m e n t s  o f  RC P h a s e ‑ S h i f t  O s c i l l a t o r  

Takej i SATO  CReceived on 31  October.  1975) 

1.  Introduction 

Positive feedback results when the feedback factor μis  positive and less than  1. where the term μis called the open ‑loop voltage gain.  and the symbol is  used here to  denote the fractional gain of  the  feedback  network.  Ifμis  in creased to  unity.  the gain with feedback becomes  theoretical1y infinite  and the  amplifier functions as an oscillator.  The condition  μ

1 is  true  at  a single  and precise frequency.  and  at  this frequency  the  feedback  signal  appering at  the input is  exact1y in phase  with  the  input  signal.  Ifμ1.  oscillations  sti11 occur and the amplitude of oscillation increases theoretically without limit.  In actual practice.  nonlinearity limits the the theoretically infinitive gain to  some finite value for  both μs?;.l. 

The important  characteristics  of  an oscillator  are  its  frequency  stability.  amplitude stability.  outout power.  and harmonic content.  And osci11ators  can  also be classified as either  negative ‑impedance.  or feedack oscillator.  But all  oscillators can be regarded as negative ‑impedance oscil1ators. if we aim at only  bui1‑up of  the osci11ation. 

The purpose of this paper is  to  propose new experimental  results  about  con‑

ditions for build up osci11ation using RC phase ‑shift oscillator. 

2.  Condition for Oscillation and ItBuild‑UP 

It was pointed out.  as  is  well known.  that  the  osci11ators  must be satisfied  as a condition for sustained os.clillations.  orμ

1.  However.  oscillators  are  theoretically designed so thatμs> 1 in  order  to  ensure  bu ild ‑up  of  oscilla

tion.  Under this  condition.  an  oscillator  must  build  IIp  oscillations.  which  maintain constant stable waveform when reaching the steady state. 

Although it  is  possible that under consideration of minor changes in circuit or  device parameters in actual practice.μmight  become  larger  than  1.  on  the  ass.umption that the parameters have no changes.  papers  have never been found  about what percentageμmight become more than 1 to  hold bui1up possility.  As the result that we made. then.  experiments on a RC phase ‑shaift oscillatory  circuit of Fig. 1 in order to  solve the above question, practical oscillators would 

(2)

Eperimentsof  RC PhaseShift Oscillator  27 

‑+ lj  ‑+ '.0 

Fig. 1.  Transistor phase shift or  RC oscillator 

C. 

Fig. 2. 

be designed so thatμs> 1 by about 5 percent. 

The experiments is  as follows. 

Equivallent circuit of transistor  RC oscillator 

First.  this circuit would be driven  by rectangular  pulse  waveform whose  re petitive frequency and voltage are about 40Hz.  and 6V. respectively.  In this  case.  transistor being kept extremely over saturation state  on account  of  litt1 transistor base current f10ws by variable resistor connected from the base to  the  earth.  loop gain of this circuit would almost become zero.  Under these  condi tion.  sinusoidal signal whose  frequency 950 Hz equals  that  of  RC phase ‑shift  osci11ator is  applied to  the transistor base by external oscil1ator in order to  seek  the critical osci11atory condition.  Actually  the Toshiba SB 54  being  selected  as the transistor of  oscillatory circuit.  oscillatory frequency is  950 Hz as above‑

mentioned. 

Consequently the feedback voltage at transistor base.  when this RC oscil1atory  circuit is  selfsustaining.  is  38mV. col1ector output voltage is 2.23V. and vol tage amplification factor 1μ1:::

However. in  accordance with the experimen‑

tal results.  Tase input voltage by eternalosci11ator at critical oscillatory con ditions have the value of 0.4 to 1.mV. 

Taking the percentage as the ratio of  the  base  input  voltage  at  the  critical  osci11atory conditions to  the feedback voltage to  the base when the RC osci11ator  maintains a constant oscillatory amplitude.  it  is  found  that. about  from 1 to 5 

直 /

/0And so  if  an osci11ator is  designed so that μ戸=at a particular frequency.  μmight become less than 1 for some reason.  for  example. with minor  changes  in device parameters. and oscillations would cease.  To overcome  this  possibi lity.  practical osci11ators should be designed so thatμs> by about 5 percent. 

on the assumption that oscillatory frequency and the fractional gain of the feed back network are constantly kept. 

(3)

28  Takeji  SATO  3.  QuaIity Factor Q and Logarithmic 

Decrement in the Circuit 

The equivalent circuit of  a transistor  RC phase ‑shift  oscil1ator  which  is  called a lead network is  given in Fig. 2, if  R;: R1 1 1hie' , and R2)> .. 

where  hie  = input resistance with output short ‑circuited for common  emitter 

and so  the Q in the feedback circuit can be calculated as follows;  Q =  ~o 2 I I

旦 │

dω│ω

ωo 

where  0)0 = the resonant frequency 

。 =

the phase shift between input and output 

When considering output  current  io  and  input  current  ii>  we can  calculate  = io / ii  and phase  difference between  output  current  and  input  current,  they  become 

where 

n‑l 

X(6‑xE) 

= tan‑

~一一一一一一一

‑5 x

Q= ‑ 2 ~o ~ι| dω│ω K""̲!

ω0‑ 29  = 2 

As the logarithmic decrement o when critical build ‑up of oscil1ation is  found  nearly 6 using oscilloscope experimentally.  The quality factor Q of  this circuit  may be found by using next equation 

Q=+=0.52 

Since it  is  seen that the Q of  the RC phase ‑lead  network is  theoretically about  0.5, experimental value 0.52 is  considerably better in checking respect.  To find  what percentage of  increase of μis  necessary for ensure oscillation, it  may be  useful to  measure the frequency of the RC oscillator which must build up osci llation  before  reaching  the  steady  state.  The frequency  at  the  beginning  of  build‑up of  os.cil1ation, which  is  now found  on  the  oscilloscope, is  within  from 870 to  900 Hz 

Consequent1y, taking the ratio of the frequency for the  build ‑up  to  that for  steady state of oscillation, it  is  seen to  be the range from 5 to  9 %.  However,  since above calculated res:ult  is  only my suspicion, practical  oscillator  should  be designed so thatμs> by about 5 percent in order  to  they  bui1d up osci llations. 

参照

関連したドキュメント

Taking into consideration the production situation of PetroChina Huabei Oilfield and the characteristics of three-phase separator, the effect of internal flow status as well as

Its layer-to-layer transfer matrix is a polynomial of two spectral parameters, it may be re- garded in terms of quantum groups both as a sum of sl(N) transfer matrices of a chain

Now it makes sense to ask if the curve x(s) has a tangent at the limit point x 0 ; this is exactly the formulation of the gradient conjecture in the Riemannian case.. By the

This paper focuses on the study of the influences of random phase on the behaviors of Duffing-Holmes dynamics and shows that the random phase methods can actualize the chaos

The main idea of computing approximate, rational Krylov subspaces without inversion is to start with a large Krylov subspace and then apply special similarity transformations to H

The advection-diffusion equation approximation to the dispersion in the pipe has generated a considera- bly more ill-posed inverse problem than the corre- sponding

Section 4 contains the main results of this paper summarized in Theorem 4.1 that establishes the existence, uniqueness, and continuous dependence on initial and boundary data of a

Based on the results from [7,14,15] where the bifurcation mechanism of phase synchronization is related to the bifurcations of saddle periodic orbits embedded in a chaotic attractor,