Osilator pergeseran fasa Rc menggunakan op

Sebuah Phase Shift Oscillator adalah rangkaian osilator elektronik yang menghasilkan output gelombang sinus. Ini dapat dirancang dengan menggunakan transistor atau dengan menggunakan Op-amp sebagai penguat pembalik. Umumnya, osilator pergeseran fasa ini digunakan sebagai osilator audio. Dalam osilator pergeseran fasa RC, pergeseran fasa 180 derajat dihasilkan oleh jaringan RC dan 180 derajat lainnya dihasilkan oleh Op-amp, sehingga gelombang yang dihasilkan dibalik sebesar 360 derajat.

Selain menghasilkan keluaran gelombang sinus, mereka juga digunakan untuk memberikan kontrol yang signifikan atas proses pergeseran fasa. Kegunaan lain dari osilator pergeseran fasa adalah:

1. Dalam osilator audio
2. Inverter Gelombang Sinus
3. Sintesis Suara
4. Unit GPS
5. Alat-alat musik.

Sebelum kita mulai merancang osilator pergeseran fasa RC, Mari pelajari lebih lanjut tentang itu pergeseran fasa dan fasa.

Apa itu Phase Shift dan Phase Shift?

Fase adalah periode siklus penuh dari gelombang sinusoidal dalam referensi 360 derajat. Siklus lengkap didefinisikan sebagai interval yang diperlukan agar bentuk gelombang mengembalikan nilai awal yang berubah-ubah. Fase dilambangkan sebagai posisi runcing pada siklus bentuk gelombang ini. Jika kita melihat gelombang sinusoidal, kita dapat dengan mudah mengidentifikasi fasenya.

Pada gambar di atas, siklus gelombang lengkap ditampilkan. Titik awal gelombang sinusoidal adalah fase 0 derajat dan jika kita mengidentifikasi setiap puncak positif dan negatif serta 0 titik maka didapatkan fase 90, 180, 270, 360 derajat. Jadi, ketika sinyal sinusoidal memulai perjalanannya selain referensi 0 derajat, kami menyebutnya pergeseran fasa yang membedakan dari referensi 0 derajat.

Jika kita melihat gambar berikutnya, kita akan mengidentifikasi bagaimana gelombang sinusoidal bergeser fasa terlihat sama…

Pada gambar ini ditampilkan dua gelombang sinyal sinusoidal AC, gelombang Sinusoidal Hijau yang pertama memiliki fasa 360 derajat tetapi yang merah yaitu fasa 90 derajat bergeser keluar dari fasa sinyal hijau.

Pergeseran fase ini dapat dilakukan dengan menggunakan jaringan RC sederhana.

Osilator Pergeseran Fase RC

Osilator pergeseran fasa RC sederhana memberikan pergeseran fasa minimum 60 derajat.

Gambar di atas menunjukkan jaringan RC pergeseran fasa kutub tunggal atau rangkaian tangga yang menggeser fase sinyal input sama dengan atau kurang dari 60 derajat.

Idealnya, pergeseran fasa gelombang keluaran rangkaian RC harus 90 derajat, tetapi dalam praktiknya kira-kira. 60 derajat, karena kapasitor tidak ideal. Rumus untuk menghitung sudut fasa jaringan RC disebutkan di bawah ini:

φ = tan ^-1 (Xc / R)

Dimana, Xc adalah reaktansi dari kapasitor dan R adalah resistor yang terhubung dalam jaringan RC.

Jika kita cascade di sana jaringan RC, kita akan mendapatkan pergeseran fasa 180 derajat.

Sekarang untuk membuat osilasi dan keluaran gelombang sinus kita membutuhkan komponen aktif, baik Transistor maupun Op-amp dalam konfigurasi pembalik.

Jika Anda ingin mempelajari lebih lanjut tentang RC Phase Shift Oscillator, ikuti tautannya

Mengapa menggunakan Op-amp untuk RC Phase Shift Oscillator sebagai ganti Transistor?

Ada beberapa batasan dalam menggunakan Transistor untuk Membangun RC Phase Shift Oscillator:

1. Stabil hanya untuk frekuensi rendah.
2. Osilator pergeseran fasa RC membutuhkan sirkuit tambahan untuk menstabilkan amplitudo bentuk gelombang.
3. Akurasi frekuensi tidak sempurna dan tidak kebal terhadap gangguan bising.
4. Efek Pemuatan yang Merugikan. Karena pembentukan kaskade, impedansi masukan kutub kedua mengubah sifat resistansi resistor dari filter kutub pertama. Semakin banyak filter yang mengalir semakin memperburuk situasi karena akan mempengaruhi akurasi frekuensi osilator pergeseran fasa yang dihitung.

Karena atenuasi di resistor dan kapasitor, kerugian di setiap tahap meningkat dan total kerugian kira-kira 1/29 dari sinyal input.

Saat sirkuit melemah pada 1/29, kita perlu memulihkan kerugian. Pelajari lebih lanjut tentang mereka di tutorial kami sebelumnya.

RC Phase Shift Oscillator menggunakan Op-Amp

Saat kita menggunakan op-amp untuk osilator pergeseran fasa RC, ini berfungsi sebagai penguat pembalik. Awalnya, gelombang masukan telah masuk ke jaringan RC, sehingga kita mendapatkan pergeseran fasa 180 derajat. Dan, keluaran RC ini diumpankan ke terminal pembalik op-amp.

Nah, seperti yang kita ketahui bahwa op-amp akan menghasilkan pergeseran fasa 180 derajat jika berfungsi sebagai penguat pembalik. Jadi, kita mendapatkan pergeseran fasa 360 derajat dalam gelombang sinus keluaran. Osilator pergeseran fasa RC yang menggunakan op-amp ini memberikan frekuensi yang konstan bahkan dalam kondisi beban yang bervariasi.

Komponen Diperlukan

• IC Op-Amp - LM741
• Resistor - (100k - 3nos, 10k - 2nos, 4.7k)
• Kapasitor - (100pF - 3nos)
• Osiloskop

Diagram Sirkuit

Simulasi RC Phase Shift Oscillator menggunakan Op-Amp

Osilator pergeseran fasa RC memberikan keluaran gelombang sinus yang akurat. Seperti yang Anda lihat di video simulasi di bagian akhir, kami telah mengatur probe osiloskop ke empat tahap rangkaian.

Probe Osiloskop	Jenis Gelombang
Pertama - A	Gelombang Input
Kedua - B	Gelombang sinus dengan Pergeseran Fase 90 derajat
Ketiga - C	Gelombang sinus dengan Pergeseran Fase 180 derajat
Keempat - D	Output Wave (Gelombang Sinus) dengan Pergeseran Fase 360 ​​derajat

Di sini, jaringan umpan balik menawarkan pergeseran fasa 180 derajat. Kami mendapatkan 60 derajat dari masing-masing jaringan RC. Dan, sisa pergeseran fasa 180 derajat dihasilkan oleh op-amp dalam konfigurasi pembalik.

Untuk menghitung frekuensi osilasi gunakan rumus di bawah ini:

F = 1 / 2πRC√2N

Kerugian dari osilator pergeseran fasa RC menggunakan op-amp adalah tidak dapat digunakan untuk aplikasi frekuensi tinggi. Karena setiap kali frekuensi terlalu tinggi reaktansi kapasitor sangat rendah dan bertindak sebagai korsleting.