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 подразумевает наличие положительной обратной связи, т. е. сдвиг фаз сигнала по петле обратной связи (через усилитель и цепь ОС) должен быть кратен :
,
Где - частота генерируемых колебаний, определяется параметрами частотноселективной цепи (контура);
- - сдвиг фаз, вносимый усилителем на частоте ; - сдвиг фаз, вносимый цепью обратной связи; - натуральный ряд чисел (0, 1, 2 ...).
Баланс амплитуд вытекает из выражения для усилителя, охваченного цепью положительной обратной связи
.
Для компенсации потерь необходимо, чтобы
Тогда знаменатель выражения для стремится к нулю и усилитель самовозбуждается.
В зависимости от формы генерируемых колебаний различают автогенераторы синусоидальных (гармонических) и импульсных сигналов.
Ниже рассматриваются основные типы автогенераторов синусоидальных сигналов, реализованные на основе ОУ.
На рисунке 5.18, а приведена схема LC-автогенератора. По виду она напоминает схему узкополосного LC-фильтра, однако здесь используется более глубокая ПОС. Баланс фаз обеспечивается наличием в устройстве положительной обратной связи, обеспечиваемой подключением резисторов R2, R3 между выходом и неинвертирующим входом ОУ. Баланс амплитуд достигается правильным выбором сопротивлений резисторов R2, R3, чтобы выполнялось условие
.
Здесь под подразумевается масштабный коэффициент усиления
,
Где - сопротивление контура на частоте резонанса. Частота генерации определяется элементами LC-контура и рассчитывается по известной формуле
.
Рисунок 5.18 - Генераторы на основе ОУ
Для анализа свойств описанного генератора можно воспользоваться соотношениями, представив ОУ высококачественным эквивалентом транзистора с коэффициентом усиления и дифференциальной крутизной.
Избежать применения индуктивностей, что важно в низкочастотных автогенераторах, позволяет применение селективных RC-цепей. Наибольшее применение в RC-автогенераторах получила так называемая полосовая фазирующая цепь, включенная между выходом и неинвертирующим входом ОУ. На частоте генерации ослабление, вносимое этой цепью
,
А фазовый сдвиг
.
Поэтому используемый способ подключения фазирующей цепи к ОУ обеспечивает выполнение баланса фаз.
Для выполнения условия баланса амплитуд усилитель должен скомпенсировать затухание, вносимое фазирующей цепью на частоте генерации. Это просто достичь выбором элементов цепи ООС (резисторов R1 и R2) при условии
.
Нетрудно также обеспечить неравенство
,
Что означает выполнение условия генерации одновременно для многих частот. В этом случае вместо генерации колебаний синусоидальной формы генерируется колебание сложной формы, близкое к прямоугольной. Для обеспечения высокой точности равенства
Схему генератора усложняют узлом автоматической регулировки усиления ОУ.
Если вместо резисторов R фазирующей RC-цепи использовать управляемые напряжением сопротивления, то реализуется генератор с электронной перестройкой частоты. Схема RС-автогенератора с электронной перестройкой частоты приведена на рисунке 5.18, в. Здесь в качестве управляемых сопротивлений используется сдвоенный ПТ, у которого проводимость канала GK является линейной функцией управляющего напряжения:
.
Подставляя это выражение в формулу для расчета частоты генерации, получаем:
.
При изменении постоянного управляющего напряжения происходит электронная перестройка частоты. Если в качестве управляющего напряжения использовать низкочастотное колебание, то по закону изменения амплитуды этого колебания будет изменяться частота автогенератора, т. е. будет осуществляться частотная модуляция.
Для получения высокой стабильности частоты автогенераторов к элементам LC-контуров и RC-цепей предъявляются жесткие требования, как по точности выбора элементов, так и по их температурной стабильности. Нестабильность частоты, достигаемая в обычных LC-генераторах, составляет от 10-3 до 10-4 °С, RC-генераторов - примерно на порядок ниже.
Гораздо лучшие показатели стабильности частоты обеспечивают кварцевые генераторы. Схема кварцевого генератора приведена на рисунке 5.18, г.
Здесь кварц используется в качестве эквивалентной индуктивности. Он образует с емкостью конденсатора С последовательный колебательный контур,
Имеющий на частоте резонанса минимальное сопротивление. Следовательно, на этой частоте ПОС достигает максимума и возникает генерация. Для стабилизации режима усилитель охвачен глубокой ООС по постоянному напряжению. Для облегчения выполнения условия баланса амплитуд ООС на частоте генерации устраняется правильным выбором емкости конденсатора С1. Для этого необходимо выполнение условия
.
В термостатированных кварцевых генераторах достигается нестабильность частоты порядка 10-8 °С.
Похожие статьи
-
Радиотехнические устройства на основе операционного усилителя. - Оcновы радиоэлектроники
Идеальный операционный усилитель При расчете схем с ОУ широко пользуются понятием об идеальном операционном усилителе, у которого: 1. Коэффициент...
-
Спектральное представление периодических сигналов. - Основы техники связи
Периодическим называется сигнал, значения которого повторяются через равные промежутки времени, называемые периодом повторения сигнала, или просто...
-
Прямое и обратное включение p-n-перехода. Свойства и потенциальные диаграммы. - Основы техники связи
Рис. А. Схема движения электронов и дырок при прямом (а) и обратном (б) включении p-n - перехода Рис. B. Схема движения электронов и дырок при прямом (а)...
-
Первичные сигналы электросвязи и их характеристики. - Основы техники связи
Электрический сигнал, получаемый на выходе преобразователя сообщения (см. рисунок 2.1, глава 2), называется первичным сигналом электросвязи. Параметр...
-
Оптическая связь - Техника связи
Оптическая связь - связь посредством электромагнитных колебаний оптического диапазона (как правило, 1013-1015 Гц ). Использование света для простейших...
-
Как известно, частота автоколебаний в таком генераторе определяется формулой (1), А затухание в частотно-зависимой ветви обратной связи на частоте 0 ....
-
Выбрать и обосновать структурную схему устройства. Выбрать и обосновать принципиальную схему устройства. Определить основные характеристики устройства и...
-
Выбор и обоснование схемы электрической структурной - Блок сопряжения телефонной связи
В данном дипломном проекте рассматривается схема блока сопряжения. Блок представляет собой устройство с двумя усилителями и кнопкой вызова внешнего...
-
Краткие сведения по основам законодательства о труде, производственной санитарии, технике безопасности, пожарной профилактике Охрана труда - это система...
-
Обоснование схемы электрической принципиальной - Блок сопряжения телефонной связи
Усилительный каскад телефонного усилителя также как оконченный каскад ларингофонннго усилителя выполнены по двухтактной трансформаторной схеме с общим...
-
Рисунок 3.2 - Детерминированные сигналы Сигналы подразделяются на непрерывные (аналоговые) и прерывистые (дискретные). Сигналы - аналоговые, они...
-
Рассчитываем элементы схемы автогенератора, Расчет ГУНа - Разработка радиопередающего устройства
Для улучшения стабильности частоты целесообразно выбрать контур с высокой добротностью (Qнен - добротность ненагруженного контура ) и большим...
-
Описание структурной схемы - Разработка радиопередающего устройства
Рис. 1. Структурная схема РПУ. Проектирование любого устройства начинается с составления структурной схемы. Структурных схем частотной манипуляции много,...
-
Основы организации телефонной связи - Системы телекоммуникации
При телефонной передачи звуковые колебания речи сначала преобразуются с помощью микрофона в колебания электрического тока, передаваемые по линии связи в...
-
Оперативная громкоговорящая связь - Техника связи
Оперативная громкоговорящая связь - двусторонняя громкоговорящая связь, вид проводной внутриучрежденческой связи для оперативной передачи информации -...
-
Условия возбуждения колебаний в магнетроне - Многорезонаторный магнетрон
Выясним, при каких условиях возможно возбуждение одного из видов колебаний в магнетроне. Существование интенсивных колебаний в магнетроне обусловлено...
-
Основные схемы включения операционных усилителей - Разработка дифференциального усилителя
Рассмотрим некоторые виды ОУ наиболее часто встречающиеся в линейных схемах. Линейность схемы определяется зависимостью входного и выходного сигнала т....
-
Радиотелефонная связь - Техника связи
Радиотелефонная связь - электрическая связь, при которой с помощью радиоволн передаются телефонные сообщения. В отличие от радиовещания, в Р. с....
-
Оценка частоты гармонических сигналов на основе анализа амплитудно-частотной характеристики процесса
Оценка частоты гармонических сигналов на основе анализа амплитудно-частотной характеристики процесса Бордюков Антон Геннадьевич, Аспирант...
-
Схема трансивера с указанием основных соединений представлена на рисунке 5.1. Рисунок 5.1 Рассмотрим более подробно каждый блок в отдельности: Фильтр...
-
Допустимый коэффициент шума приемника за счет внешних источников определяется следующим образом: (3) Где: Дж/К К Ом (штыревая антенна) = 12 мкВ -...
-
Экспериментальный макет показан на рис. 4. Величина связи между контурами регулируется изменением расстояния между катушками контуров. Рис. 4: L1, C1 --...
-
Для реализации УНЧ выбираем микросхему КР538УН3 - одноканальный сверхмалошумящий усилитель низкой частоты. Ее параметры: UПит - 57.5(В) UM. вых. max. -...
-
В качестве чувствительного элемента в датчике используется пьезоэлемент который мы и будем рассчитывать. Но так как один пьезоэлемент не используют а в...
-
Физические основы генерации компьютерного звука - Внешние устройства ЭВМ
Звук - это механические колебания (вибрация) упругой среды (газ, жидкость, твердое тело). Чистый звуковой тон представляет собой звуковую волну,...
-
При реализации некоторых устройств аппаратуры связи, работа которых основана на использовании нелинейных электрических цепей (элементов) и...
-
Используем в качестве предварительного усилителя мощности транзисторный усилитель. В качестве активного элемента в усилителе мощности будет...
-
Согласно техническому заданию радиопередатчик должен передавать два вида сигналов: звуковой (0,3..3,4 кГц) и сигнал, соответствующий телеграфной посылке...
-
Измерительные генераторы - Оcновы радиоэлектроники
В измерительном генераторе частота, форма и напряжение имитируемого сигнала устанавливаются равными необходимому значению и могут перестраиваться в...
-
Инвертирующий сумматор - Разработка интегрирующего усилителя с выходным каскадом на транзисторах
Рис.1.2 Инвертирующий сумматор Разновидностью интегрирующего усилителя есть сумматор (рис.1.2), он позволяет получать на выходе суммарное напряжение,...
-
Практика коммерческой эксплуатации сотовых сетей связи почти всех без исключения операторов России, вне зависимости от видов стандартов, особенно в...
-
"Аналоговые компараторы" - Аналоговые компараторы
Компаратор - это сравнивающее устройство. Аналоговый компаратор предназначен для сравнения непрерывно изменяющихся сигналов. Входные аналоговые сигналы...
-
Устойчивость линейных систем - Критерии устойчивости линейных систем
В реальной цепи, охваченной обратной связью, всегда имеются реактивные элементы, накапливающие энергию. Даже в усилителе на резисторах имеются такие...
-
Техника телеграфной связи - Техника связи
Любой буквенно-цифровой текст является дискретным: независимо от содержания его можно выразить конечным, сравнительно небольшим набором символов - букв,...
-
Обзор литературы и патентные исследования - Передатчик спутниковой радиосвязи
При выполнении курсового проекта потребовалось обратиться к различным источникам информации, был рассмотрен материал, изложенный в специальных учебных...
-
Телеграфная связь, Краткая историческая справка - Техника связи
Телеграфная связь - передача на расстояние буквенно-цифровых сообщений - телеграмм - с обязательной записью их в пункте приема; осуществляется...
-
Проектирование ПСЗ. - Разработка аналого-цифрового преобразователя
Преобразователь среднего значение имеет своей целью обеспечить на выходе напряжение, постоянная составляющая которого пропорциональна среднему значению...
-
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...
-
Физические основы мобильной связи
Физические основы мобильной связи В контрольной работе требуется спланировать в нулевом приближении сеть GSM в городе при следующих исходных данных...
-
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...
Условия самовозбуждения автогенераторов гармонических колебаний. - Основы техники связи