五、如圖 2 所示,試分析與說明三級串接RC相移振盪器之電路特性。(25 分)
圖2展示了一個三級串接RC相移振盪器的電路圖。這種振盪器的特點是它使用三個RC網絡來產生所需的相位移動,從而實現振盪。以下是其主要特性:
相位移動:每一級RC網絡都會對通過它的信號產生大約60度的相位移動。三個串接的RC網絡加起來提供大約180度的相位移動,加上場效應管(FET)本身的180度相位移動,總共360度或者0度,這是振盪條件之一。
增益:場效應管提供必要的增益來補償RC網絡中的信號損耗。為了使振盪持續存在,整個迴路的增益必須至少為1。振盪頻率:振盪頻率主要由RC網絡決定。
振盪條件:為了啟動振盪,迴路增益應該略微大於1,而總相位移動應該是360度。這是所謂的巴克豪森準則(Barkhausen Criterion)。
穩定性:由於RC網絡相對於溫度和其他環境因素的影響比較穩定,這種振盪器可以產生相對穩定的振盪頻率。然而,振盪頻率仍然會受到電阻和電容值變化的影響。
輸出振幅:振盪器的輸出振幅取決於FET的偏置條件和迴路的增益設定。在某些情況下,輸出振幅可能需要進一步的穩定或限制。
這種振盪器經常用於生成固定頻率的正弦波信號,例如在音頻設備和信號發生器中。這個特定的配置是用FET作為放大元件,但其他類型的放大器(例如雙極性晶體管或運算放大器)也可以用於類似的配置。