Пт. Мар 1st, 2024

Среди генераторных устройств следует различать генераторы синусоидальных (гармонических) колебаний и генераторы прямоугольных колебаний, или сигналов прямоугольной формы (генераторы импульсов). Существуют и генераторы колебаний специальных форм (например, генераторы линейно изменяющегося напряжения). В общем случае генератором называется автоколебательная структура, в которой энергия источников питания преобразуется в энергию электрических автоколебаний. Генераторы синусоидальных колебаний обеспечивают образование на выходе устройства переменного тока (напряжения) заданной частоты. В них часто используются колебательные -контуры (обычно параллельные).

LС −  генераторы

В LC-генераторах в качестве частотно-избирательных (частотно-задающих) элементов используются катушки индуктивности и конденсаторы. Обычно на основе катушек индуктивности и конденсаторов формируются параллельные пли последовательные колебательные контуры, которые настраиваются на заданную рабочую частоту f0 . В LC-генераторах f0 обычно превышает значение 40 кГц.

Рис. 2.8

На рис. 2.8 приведена принципиальная схема одного из вариантов LC-генератора. Основой такого устройства является резонансный усилитель, в котором с помощью трансформатора Т создана ПОС. Условия возбуждения генерации обеспечиваются для резонансной частоты контура. При подключении источника питания Ек в цепях усилителя образуются приращения токов и напряжений. В результате в LC-контуре возникают синусоидальные колебания с частотой f0 , которые поддерживаются с помощью ПОС в устройстве.

Если частота отклонится от значения f0 , то сопротивление контура перестанет быть чисто активным и приобретет реактивный (индуктивный или емкостный) характер, что вносит дополнительный фазовый сдвиг и условие y OC 2n перестанет выполняться. Кроме того, отклонение частоты от резонансной приводит к снижению Ки, что может нарушить выполнение условия Kk 1. Таким образом, генерация автоколебаний в устройстве, изображенном на рис. 2.8, осуществляется на частоте f0 (или очень близко к ней).

Усилительный каскад ОЭ в рассматриваемом генераторе инвертирует сигнал, поэтому для выполнения балансов фаз трансформатор Т должен осуществить поворот фазы сигнала на 180°. Если обмотки трансформатора имеют одно направление намотки, то необходимо вторичную обмотку включить встречно по направлению к первичной (см. рис. 2.8). Точки около выводов обмоток Т указывают на синфазность напряжения на них. Обычно первичная обмотка Т, являющаяся индуктивностью контура, состоит из большего количества витков, чем вторичная.

Выполнить LC-генератор можно и без использования транс-форматорной связи. В этих случаях цепь обратной связи подключается непосредственно к колебательному контуру, который состоит из нескольких секций индуктивности (или емкости). В генераторах такого типа LC-контур соединяется с усилительным каскадом в трех местах (тремя точками). Поэтому их часто называют трехточечными.

Рис. 2.9

На рис 2.9 приведена принципиальная схема генератора с индуктивной трехточечной связью (схема Хартли). Здесь LC-контур образован секционированной индуктивностью L и емкостью параллельно включенного конденсатора С. Сигнал ПОС образуется на верхней секции L. Напряжения на выводах L. относительно шины Ек находятся в противофазе. Амплитуда напряжения обратной связи устанавливается положением средней точки в катушке индуктивности L. Из всех конденсаторов, используемых в рассматриваемом устройстве, минимальной емкостью должен обладать конденсатор С.

При реализации генератора с емкостной трехточечной связью в контур параллельно катушке индуктивности включаются последовательно два конденсатора. Цепь обратной связи в этом случае подключается к общей точке этих конденсаторов (емкостного делителя).

Рис. 2.10

Помимо рассмотренных выше генераторов существует достаточно много и других LC-генераторов (с эмиттерной связью, с двухтактной схемой и др.). Выполняются LC-генераторы и на основе ОУ, принципиальная схема одного из таких генераторов приведена на рис 2.10. Электронная часть генератора выполнена на неинвертирующем усилителе. Поскольку неинвертирующий ОУ имеет малое выходное сопротивление, то LC-контур следует подключать к выходу ОУ через резистор Rпос.

На частоте резонанса f0 параллельный контур имеет очень большое сопротивление и не шунтирует вход ОУ. При этом глубина ПОС становится больше глубины ООС и в устройстве выполняются условия возникновения генерации (2.10). При отклонении частоты от f0 сопротивление контура уменьшается и приобретает реактивный характер, что приводит к уменьшению Ки усилителя (за счет снижения глубины ПОС, которая становится меньше глубины ООС) и появлению дополнительных фазовых сдвигов. Таким образом, генерация в устройстве оказывается возможной лишь на частотах, весьма близких к f0 .

Отметим, что определенные отклонения частоты генерации могут происходить за счет изменения режимов работы и параметров элементов схемы, в частности под действием температуры. Нестабильность частоты генерации обратно пропорциональна добротности контура. Поэтому в качестве высокостабильных генераторов представляются устройства с частотно-избирательными элементами высокой добротности. К таким элементам относятся элементы акустоэлектроники, наивысшей добротностью среди которых обладает кварцевый резонатор.

Кварцевые генераторы

Обеспечить высокую стабильность частоты генерации можно при включении кварцевого резонатора в цепь обратной связи обычного LC-генератора. Для лучшей стабильности желательно использовать частоту последовательного резонанса кварца fp. При этом важно, чтобы общее сопротивление цепи обратной связи было значительно меньше собственного сопротивления R кварцевого резонатора. Это условие выполняется в генераторе, принципиальная схема которого приведена на рис. 2.11. Здесь используется усилительный каскад ОБ.

Рис. 2.11

Для генерации колебаний необходимо настроить LC-контур на резонансную частоту кварцевого резонатора fp. В этом случае полное со-противление LC-контура велико, что позволяет получить в каскаде большое Кu, а сопротивление кварцевого резонатора ZQ мало, что обеспечивает глубокую ПОС между коллектором и базой транзистора. Частоту LC-контура можно выбирать в целое число раз больше fр. При этом кварцевый резонатор возбудится на соответствующей высшей гармонике. В серийных кварцевых резонаторах fр = 10 кГц… 10 МГц, но некоторые из них могут возбуждаться на частотах до 250 МГц. Таким образом, работа на высших гармониках целесообразна для получения генерации на частотах свыше 10 МГц.

Отметим, что нагрузка в рассматриваемом генераторе может подключаться к коллектору транзистора. Для уменьшения ее влияния на режим работы кварцевого генератора иногда используется дополнительный согласующий каскад.

RC − генераторы

RC-генераторах в качестве частотно-избирательных цепей используются цепи обратной связи, состоящие из конденсаторов и резисторов. В генераторах могут использоваться усилительные каскады, инвертирующие и неинвертирующие сигналы. В первом случае RC-цепь обратной связи должна обеспечивать дополнительный фазовый сдвиг на 180°, а во втором — ее фазовый сдвиг должен быть равен нулю. Значительное число возможных RC-генераторов определяется большими схемотехнически-ми возможностями RC -цепей.

На рис. 1.10 приведена принципиальная схема RC -генератора на инвертирующем усилительном каскаде. В цепи ПОС использован трехзвенный ФВЧ, сдвигающий фазу сигнала на 180°.

Рис. 2.12

АЧХ и ФЧХ для одного Г-образного RC-звена приведены на рис. 2.12.

Рис. 2.13

Максимальный фазовый сдвиг, вносимый одним таким звеном на частоте, близкой к нулю, стремится к 90°, поэтому для получения сдвига на 180° RC-цепь должна содержать не менее трех последовательно включенных звеньев. В этом случае каждое звено на частоте генерации f0 обеспечивает сдвиг 60°; при этом еще сохраняется приемлемый коэффициент передачи всего ФВЧ. Для четырехзвенного фильтра (который тоже иногда ис-пользуется в RC-генераторах) фазовый сдвиг на частоте f0 для одного звена составляет 45°. Четырехзвенные ФВЧ обладают меньшим затуханием сигнала на частоте генерации, и для выполнения генератора требуется усилитель с меньшим коэффициентом усиления.

От content

Ads Blocker Image Powered by Code Help Pro

Обнаружен блокировщик рекламы! Пожалуйста, обратите внимание на эту информацию.

We\'ve detected that you are using AdBlock or some other adblocking software which is preventing the page from fully loading.

У нас нет баннеров, флэшей, анимации, отвратительных звуков или всплывающих объявлений. Мы не реализовываем эти типы надоедливых объявлений! Нам нужны деньги для обслуживания сайта, и почти все они приходят от нашей интернет-рекламы.

Пожалуйста, добавьте tehnar.info к вашему белому списку блокирования объявлений или отключите программное обеспечение, блокирующее рекламу.

Powered By
100% Free SEO Tools - Tool Kits PRO