Почему эта цепь колеблется?

Схема ниже представляет собой осциллятор. Когда я моделирую это с помощью ltspice, он действительно генерирует форму волны (хотя это не очень чистая синусоида).

Чего я не понимаю, так это почему он колеблется.

Вся базовая литература, которую я прочитал до сих пор по генераторам (Colpitts, Clapp, Hartley и т. д.), кажется, указывает на то, что схемы генератора должны иметь как конденсаторы, так и катушки индуктивности в «резервуарной» части схемы.

Кроме того, если вы посмотрите на теорию, кажется, что вам нужно иметь и крышки, и катушки, чтобы сделать резервуар с надлежащей резонансной частотой (формула 1 / Sqrt [LC]), но «резервуар» этой схемы состоит только из из резисторов и конденсаторов.

Когда я вычисляю импеданс для бака этой цепи, используя формулы H-топологии, кажется, что он настроен так, чтобы выглядеть как один большой конденсатор (за исключением, конечно, короткого замыкания на землю в середине),

Если бы кто-нибудь мог объяснить, почему эта схема колеблется и как, я был бы очень признателен (как интуитивные/практические, так и теоретические объяснения очень приветствуются).

схематический

смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab

«за исключением, конечно, короткого замыкания на землю в середине» - я думаю, что заземление здесь очень важно.
Мост Вина является примером генератора только на RC.
Возможный дубликат electronics.stackexchange.com/q/85229/29994

Ответы (1)

Это фазовращатель.

Обычно обратная связь от коллектора к базе действует «отрицательно», что для некоторых усилителей весьма важно. Это связано с тем, что сигнал коллектора является обратным по отношению к базовому сигналу (также известному как отклонение по фазе на 180º). Все, что подается обратно, делает это, не вызывая колебаний. Этот тип обратной связи также используется в операционных усилителях для управления усилением.

На схеме в вопросе есть куча компонентов, которые принимают коллекторный сигнал и сдвигают его по фазе настолько, чтобы на определенной частоте он появлялся в фазе с базовым сигналом и усиливал его. Это заставляет его колебаться.

На более техническом уровне обратная связь, сформированная вокруг R2, R3, R4, C1, C2 и C3, действует как «мягкий» режекторный фильтр. Следует сказать, что цель «хорошего» режекторного фильтра — полностью удалить одну частоту (например, 50 Гц или 60 Гц, когда сеть переменного тока является проблемой). Частота, которая вырезана, будет сдвинута по фазе на 180º, и если она не вырезана полностью (как в хорошем режекторном фильтре), то, что останется, будет возвращаться и усиливать исходный базовый сигнал, заставляя его колебаться.

Не имеет значения, что сигнал может быть ослаблен на 20 дБ, все равно останется достаточно сигнала для усиления и генерации синусоиды.

На самом деле, 20 дБ затухание на fo (частоте колебаний) является желательной характеристикой, чтобы не слишком перегружать положительную обратную связь. В любом генераторе с обратной связью необходимо тщательно контролировать положительную обратную связь: слишком много ее и основное активное устройство будет насыщаться, слишком мало - и схема вообще не будет колебаться (из-за потерь в контуре).
@ jose.angel.jimenez Совершенно верно, но отсутствие надлежащего контроля амплитуды делает эту схему ненадежной в качестве чистого синусоидального генератора.
Полезный поисковый термин для этой топологии: фильтр или осциллятор «Twin T». Его можно превратить (в контуре обратной связи) в очень хороший режекторный фильтр или селективный полосовой фильтр, а также в несколько очень хороших генераторов (с подходящей регулировкой уровня) .
@BrianDrummond: Спасибо за это, очень полезно, привело меня к осциллятору Twin T и сетям Zobel , которые многое объясняют в приведенной выше схеме.
+1 Очень хороший ответ. Очень доступно для тех, кто не знаком с концепцией
Да, но вы так и не ответили, как этот колебательный контур может работать без каких-либо катушек. Меня тоже учили — на моих инженерных курсах по телевидению — много лет назад, что «резервуарные схемы» и схемы генераторов требуют индуктивности и емкости.
DrTCH: Это неправда! Вам нужна частотно-избирательная схема, которая обеспечивает единичное усиление контура для одной единственной частоты. Вот и все (условие колебания). И это может быть достигнуто с помощью фильтров RC или RLC.
Если вы хотите понять, почему эта схема (и другие) колеблются, вы должны найти условия стабильности ... Анализ переменного тока может вам помочь, но также и почему он начинается (анализ переходных процессов).
Это генератор Double-T ... в теории ... R4 = 60 кОм = 120 кОм / 2, поскольку мощность удваивается, когда он один. Но вы можете варьировать...
Почему эта цепь колеблется?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v