RC-генератори гармонійних коливань - Аналітичний огляд генераторів коливань
Для одержання гармонійних коливань низької й інфранизької частот (від декількох сотень кілогерців до часток герців) застосовують автогенератори, у яких як контури зворотних зв'язків використаються RC-чотириполюсники. Такі автогенератори одержали назву RC-автогенераторів. Застосування RC-чотириполюсників (рис.1.2) викликане тим, що LC-контури на таких частотах стають громіздкими, а такий електричний параметр, як добротність, нижче необхідних вимог.
А) |
Б) |
В) |
Г) |
Рисунок 1.2 - Частотно-залежні контури: а, б, - Г-подібні RC-контури; в - міст Віна; г - подвійний Т-подібний міст
У генераторах типу RC зворотний зв'язок здійснюється за рахунок RC-контурів, що володіють резонансними властивостями й забезпечують на одній певній частоті виконання обох умов (балансу амплітуди (1.1) та балансу фаз (1.2)) збудження коливань
За допомогою RC-автогенераторів можна одержувати коливання й високої частоти аж до 10 МГц. Однак переваги RC-автогенераторів проявляються саме на низьких й інфранизьких частотах. У цьому частотному діапазоні за рахунок застосування резисторів і конденсаторів RC-автогенератори мають більш високу стабільність, мають менші габарити, масу й вартість, ніж LC-автогенератори.
RC-автогенератор з Г-подібною RC-контуром зворотного зв'язку являє собою однокаскадний підсилювач, охоплений позитивним зворотним зв'язком (рис.1.3, а). Як відомо, в однокаскадному підсилювачі без зворотного зв'язку вхідна й вихідна напруги зрушені по фазі на 180°. Якщо вихідну напругу цього підсилювача подати на його вхід, то вийде 100% - вий негативний зворотний зв'язок. Для дотримання балансу фаз, тобто для введення позитивного зворотного зв'язку в підсилювачі, вихідну напругу, перш ніж подати її на вхід підсилювача, необхідно зсунути по фазі на 180°. Якщо вважати, що вхідний опір підсилювача дуже великий, а вихідний дуже малий, а цим умовам відповідають найбільшою мірою підсилювачі на польових транзисторах, то фазове зрушення на 180° можна здійснити за допомогою трьох однакових RC-ланок, кожне з яких змінює фазу на 60°. Розрахунки показують, що баланс фаз у ланці відбувається на частоті, а баланс амплітуд - при коефіцієнті підсилення підсилювача.
Якщо в автогенераторі, схема якого представлена на рис.1.3, а, поміняти місцями резистори й конденсатори (рис.1.3, б), то генерація автоколивань буде на частоті при коефіцієнті підсилення підсилювача.
A) |
A) |
В) |
В) |
Рисунок 1.3 - Схеми RC-автогенераторів з фазозсуваючим Г-подібним RC-контуром: а - однокаскадного; б - з Г-подібним RC-контуром зворотного зв'язку, у якому R й C поміняли місцями; в - двокаскадного
Відзначимо, що Г-подібні RC-контури іноді виконують із кількістю ланок більше трьох (найчастіше чотирьохконтурне). Збільшенням кількості ланок в автогенераторі (рис.1.3, а) можна підвищити частоту генерації; ще більшого збільшення частоти генерації можна домогтися при зміні місць резисторів і конденсаторів в RC-контурі того ж генератора. Для зміни частоти генерації в розглянутому генераторі необхідно змінювати одночасно або всі опори R, або всі ємності С. Зазначимо, що автогенератори з Г-подібними RC-контурами працюють звичайно на фіксованій частоті або в крайньому випадку у вузькому перелаштовуваному діапазоні.
Розглянутий RC-автогенератор має ряд недоліків:
- 1) контур зворотного зв'язку сильно шунтує каскад підсилювача, внаслідок чого знижується коефіцієнт підсилення й порушується умова балансу амплітуд, тобто виникаючі коливання можуть бути нестійкими; 2) генеруємі коливання мають значне перекручування форми, викликане тим, що умови самозбудження виконуються для гармонік із частотою, близької до, що можна пояснюється відсутністю строгої вибірковості до основної частоти Г-подібних RC-контурів.
Для зменшення шунтуючого впливу RC-контурів зворотного зв'язку вводять додатковий каскад - істоковий повторювач. Включення істокового повторювача (рис.1.3, в) дозволяє виконати умову балансу фаз й, в той же час, практично виключити влив контуру зворотного зв'язку на коефіцієнт підсилення підсилювача. Для покращення форми генеруючих коливань в автогенераторі, схеми яких зображені на рис.1.3, а, в, вводять НЗЗ, який здійснюється за допомогою резистора.
RC-автогенератор з мостом Віна складається із двох каскадів RC-підсилювача й контура зворотного зв'язку, що являє собою сам міст Віна (рис.1.4, а). Цей генератор зібраний на біполярних транзисторах. Міст Віна складається з резисторів, і конденсаторів, . На частоті, де R==, а С==., міст Віна має коефіцієнт передачі й нульовий кут зсуву фаз (рис.1.4, б). Двокаскадний підсилювач у широкому діапазоні частот, як відомо, обумовленому частотною й фазовою характеристиками, має постійний коефіцієнт підсилення набагато більше одиниці й кут зсуву фаз між вхідною й вихідною напругами, дорівнює нулю. Це дозволяє в смузі пропущення підсилювача підтримувати умови самозбудження автогенератора при регулюванні частоти коливань. При такому регулюванні треба змінювати або опор обох резисторів, або ємності обох конденсаторів моста Віна. Слід зазначити, що в порівнянні навіть із LC-автогенераторами, виконаними за схемою індуктивної трьохточки, розглянутий автогенератор забезпечує більш просту перебудову частот у більш широкому діапазоні їхньої зміни. Із цієї причини RC-автогенератор з мостом Віна частіше інших автогенераторів застосовують для одержання синусоїдальних коливань у діапазоні частот Гц.
A) |
Б) |
Рисунок 1.4 - RC-автогенератор з мостом Віна: а - схема автогенератора; б - амплітудно-частотна й фазочастотна характеристики моста Віна
В автогенераторі з мостом Віна підсилювач повинен мати коефіцієнт підсилення. У двокаскадному підсилювачі, застосовуваному в цьому випадку, коефіцієнт підсилення звичайно значно більше трьох, а отже, форма синусоїдальних коливанні може бути сильно перекручена. Щоб уникнути цього вводять додатково негативний зворотний зв'язок, що істотно підвищує стабільність роботи автогенератора. НЗЗ подається за допомогою терморезистора і резистора. У випадку збільшення амплітуди вихідної напруги автогенератора за рахунок змін параметрів транзисторів, напруги живлення або інших причин струм через терморезистор зростає, а його опір зменшується. У результаті зростає спадання напруги на резисторі й коефіцієнт підсилення першого каскаду знижується, що призводить до зменшення амплітуди вихідної напруги автогенератора. На рис.1.5 зображена принципова схема RC-автогенератора з мостом Віна, в якій замість двокаскадного підсилювача включений операційний підсилювач. Робота його нічим не відрізняється від роботи автогенератора, виконаного за схемою рис.1.4, а. У такому генераторі міст Віна включають між вихідним виводом ОП і його входом, що не інвертує, чим досягається введення позитивного зворотного зв'язку. Резистори, й, які з'єднують вихід із входом, що інвертує, ОП, є контуром негативного зворотного зв'язку. Якщо резистори й визначають необхідний коефіцієнт підсилення підсилювача, то терморезистор стабілізує амплітуду й знижує нелінійні перекручування вихідної напруги (якщо взяти ОП типу 140УД7, опор змінних резисторів ==50 кОм, ємності конденсаторів ==С=3300 пФ, опори =8,2 кОм й =10 кОм, то автогенератор зможе генерувати синусоїдальні коливання в діапазоні від 1 до 10 кГц).
Рисунок 1.5 - Схема RC-автогенератора з мостом Віна на операційному підсилювачі
Генератор коливання гармонійне енергія
RC-автогенератор із симетричним подвійним Т-подібним мостом, схема якого наведена на рис.1.6, а, містить два каскади підсилювача (на транзисторах і ), емітерний повторювач (на транзисторі ), контур позитивного частотно-незалежного зворотного зв'язку (на резисторі ) і контур негативного зворотного зв'язку, що є симетричним подвійним Т-подібним мостом. Контур позитивного зворотного зв'язку включають між колектором підсилювача на транзисторі і базою емітерного повторювача, що забезпечує виконання умови балансу фаз. Таке включення створює кут зсуву фаз, рівний 180°, що є умовою виникнення негативного зворотного зв'язку.
А) |
Б) |
Рисунок 1.6 - RC-автогенератор із симетричним подвійним Т-подібним мостом: а - схема автогенератора; б - амплітудно-частотна характеристика подвійного Т-подібного моста
При відключенні контуру негативного зворотного зв'язку в генераторі буде виконуватися умова балансу амплітуд для широкого частотного діапазону, обумовленого частотною характеристикою підсилювача, і виникнуть автоколивання, форма яких буде різко відрізнятися від синусоїдальної. При включенні подвійного Т-подібного моста у якості контуру негативного зворотного зв'язку умова балансу амплітуд буде виконуватися тільки для однієї частоти. Це пояснюється тим, що подвійний Т-подібний міст не пропускає гармонійну складову із частотою (рис.1.6, б), внаслідок чого умова балансу амплітуд буде виконуватися тільки для частоти, а для всіх інших частот коефіцієнт підсилення підсилювача знизиться й добуток буде менше одиниці. Регулювання частоти коливань автогенератора здійснюють зміною або опорів всіх резисторів, або ємностей всіх конденсаторів подвійного Т-подібного моста. У противному випадку порушаться вибірні властивості моста. У даній схемі частота генерації. Якщо включити подвійний Т-подібний міст у схему автогенератора без емітерного повторювача, то міст буде сильно шунтуватися підсилювачем й умови самозбудження порушаться.
За допомогою несиметричного подвійного Т-подібного моста можна створити автогенератор на одному каскаді (або на непарній кількості каскадів) з коефіцієнтом підсилення (рис.1.7). У такому автогенераторі подвійний Т-подібний міст включають як контур негативного зворотного зв'язку.
Рисунок 1.7 - Схема RC-автогенератора з несиметричним подвійним Т-подібним мостом
При виконанні умов ==С, , ==R, кут зсуву фаз між вхідною й вихідною напругами моста складе 180° при коефіцієнті передачі.
Частота коливань в автогенераторі (рис.1.7) . Схема RC-автогенератора на операційному підсилювачі з подвійним Т-подібним мостом зображена на рис.1.8.
Рисунок 1.8 - Схема RC-автогенератора на операційному підсилювачі з подвійним Т-подібним мостом
Похожие статьи
-
LC-генератори гармонійних коливань - Аналітичний огляд генераторів коливань
Індуктивна Трьохточка . На практиці частіше використовують схеми LC-генераторів з автотрансформаторним ЗЗ, у яких напруга ЗЗ знімається із частини...
-
Генератори гармонійних коливань Умова генерації гармонійних коливань Електронним генератором гармонійних коливань називають пристрій, що перетворює...
-
Мостовий генератор для УЗВ-п'єзовипромінювача - Аналітичний огляд генераторів коливань
В останні роки все частіше доводиться зіштовхуватися з ультразвуком - звуковими коливаннями, що мають частоту більшу, ніж здатна почути людина. У...
-
Генератори із кварцовою стабілізацією частоти - Аналітичний огляд генераторів коливань
Істотне зменшення нестабільності генераторів може бути досягнуте за рахунок використання кварцового резонатора, який являє собою особливим чином вирізану...
-
Генератори майже гармонійних коливань - Аналітичний огляд генераторів коливань
Якщо в генераторі з коливальними контурами втрати в контурі або резонаторі малі (висока добротність коливальної системи), то форма коливань у них близька...
-
АНАЛІТИЧНИЙ ОГЛЯД - Електронний цифровий мілівольтметр постійного струму з світлодіодним дисплеєм
Найбільш зручними в експлуатації приладами для вимірювання напруги є цифрові вольтметри. Вони можуть вимірювати як постійні, так і змінні напруги. Клас...
-
Измерительные генераторы - Оcновы радиоэлектроники
В измерительном генераторе частота, форма и напряжение имитируемого сигнала устанавливаются равными необходимому значению и могут перестраиваться в...
-
Как известно, частота автоколебаний в таком генераторе определяется формулой (1), А затухание в частотно-зависимой ветви обратной связи на частоте 0 ....
-
1. Аналіз ринку Друкована плата гармонічний коливання Вивчаючи ринок електронної продукції, важко не помітити, що істотною частиною майже будь-якого...
-
На автомобилях - автобусах требуется большой ток для питания ламп, освещающих пассажирский салон. Поэтому для них применяются специальные генераторы...
-
Схема подключения генератора с дополнительным выпрямителем широко применяется на автомобилях ВАЗ. При применении такой схемы на автомобиль не приходится...
-
Приведенная выше электрическая схема включения генератора применяется на грузовых автомобилях. На эти автомобили устанавливается в щитке приборов...
-
Электрическая схема и работа генератора Г-250 - Назначение генератора переменного тока
Генератор Г250 является одним из самых распространенных генераторов и имеет наиболее простую электрическую схему. Электрическая схема этого генератора...
-
Назначение генератора переменного тока - Назначение генератора переменного тока
Генератор служит для преобразования механической энергии в электрическую, необходимую для питания всех приборов электрооборудования автомобиля (кроме...
-
Схема трансивера с указанием основных соединений представлена на рисунке 5.1. Рисунок 5.1 Рассмотрим более подробно каждый блок в отдельности: Фильтр...
-
Мостовий метод вимірювання частоти - Вимірювання частоти
Цей метод оснований на використанні частотно залежних мостів змінного струму, які живляться напругою вимірюваної частоти. Найбільш поширеною мостовою...
-
Система селективного нагрева ионов в установке "Плазменный сепаратор-1"
Описание экспериментальной установки ПС - 1 Для большей наглядности и лучшего понимания процесса ВЧ - нагрева плазмы в установке ПС - 1 опишу вкратце всю...
-
Мультивібратори на біполярних транзисторах - Мультивібратори
Мультивібратори на біполярних транзисторах більш за все виконують за симетричною схемою з колекторно-базовими зв'язками (рис. 1,а). Як і для тригера,...
-
Условия самовозбуждения автогенераторов гармонических колебаний. - Основы техники связи
Самовозбуждение в автогенераторе с обратной связью возможно только при выполнении следующих условий: баланса амплитуд; баланса фаз. Баланс фаз...
-
Розрахуємо спочатку елементи клавіатури. В клавіатурі використовуються резистори R1, R3, R4, R5, R8, R10, R12, R15, R16, R18, R20, R21, R22, відповідно...
-
Первые модели автомобилей КамАЗ оснащались генератором Г272. Этот генератор напряжением 28 В имел в обмотках статора в два раза больше витков более...
-
Генератор тактовых импульсов G - Плата микропроцессора
КР580ГФ24 -- микросхема специализированного генератора тактовых импульсов (ГТИ), предназначенная для совместной работы с CPU КР580ВМ80А. Микросхема...
-
Електроенергетика є основою економіки будь-якої країни. Роль електричної енергії пояснюється універсальністю її використання, можливістю передавати на...
-
Импульсные генераторы - Аналого-цифровой преобразователь последовательного приближения с К572ПВ1
Для работы различных импульсных устройств часто требуется обеспечить подачу на их вход или в другие цепи импульсов напряжений прямоугольной формы...
-
Сборка, Испытание и обкатка - Назначение генератора переменного тока
Сборку генератора производят в следующем порядке: собрать крышку со стороны контактных. колец с выпрямительным' блоком, установить крышку на статор,...
-
Разборка Перед разборкой генераторы подают в моечную машину для наружной мойки с последующей сушкой горячим воздухом при температуре 100°С. Состав...
-
Работает генератор следующим образом. Когда ключ выключателя зажигания находится в положении 1 (зажигание), через обмотку возбуждения генератора проходит...
-
Устройство генератора Г-250 и его модификации - Назначение генератора переменного тока
Автобус генератор реле заряд Генератор является основным источником электрической энергии системы энергоснабжения, обеспечивающим питание всех...
-
Генератор - Оcновы радиоэлектроники
Генератор прямоугольных импульсов собирается по схеме (рис.19). Рекомендуемые параметры схемы: R1=4,7 кОм, R2= 47 кОм, R 100 кОм - 2 МОм, С 0,001-0.1...
-
Генератор тактовых импульсов должен вырабатывать прямоугольные импульсы частотой 190 Гц. В качестве токового возьмем мультивибратор на логических...
-
Так як ми вже визначились зі структурною схемою приладу, то потрібно розробити електричну принципову. Спочатку визначимось з усіма складовими окремо. В...
-
Для налаштування антени булоб добре знати потужність сигналу на виході конвертора. Це можливо зробити знаючи ЕІВП супутника (карти зон покриття тим чи...
-
Проектирование схемы тактирования АЦП. - Разработка аналого-цифрового преобразователя
Схема тактирования предназначена для подачи тактовых импульсов, а также для подачи стартового импульса на регистр последовательных приближений. Схема...
-
Зазвичай в РЛС сантиметрового діапазону у якості малошумлячого підсилювача МШП надвисоких частот НВЧ використовують тільки напівпровідниковий...
-
У відповідності до завдання нам потрібно розробити мікропроцесорний прилад для повірки фазометрів. Завдання зводиться до реалізації генератора...
-
Стабилизированный источник питания - Разработка генератора с мостом Вина
Стабилизированный источник питания вырабатывают два равных выходных напряжения противоположной полярности с малым уровнем пульсаций. Точное равенство...
-
Работа выполняется на двух экспериментальных макетах: № 1 -- выпрямитель, собранный по одно - и двухполупериоднoй схемам; № 2 -- выпрямитель, собранный...
-
Статор генератора, Выпрямительный узел - Назначение генератора переменного тока
Между передней 1 и задней 3 крышками устанавливается статор 2. Крышки стягиваются крепежными винтами. Для предотвращения потерь на вихревые токи...
-
Ротор генератора - Назначение генератора переменного тока
Ротор располагается внутри генератора и вращается с большой угловой скоростью. Ротор состоит из стального вала, на котором крепятся клювообразные...
-
Пристрій виконаний за технологією поверхневого монтажу на друкованій платі із двостороннього скляного текстоліту розміром 200x135мм. Процес виготовлення...
RC-генератори гармонійних коливань - Аналітичний огляд генераторів коливань