Всего на сайте:
282 тыс. 988 статей

Главная | Электроника

Генератор синусоидальных колебаний  Просмотрен 21

 

Структура ГСН показана на рис. 2.19. Он состоит из усилителя с коэффициентом усиления k (комплексное число) и цепи положительной обратной связи (ПОС) с коэффициентом обратной связи b.

Тогда для усилителя и цепи положительная обратная связь (ПОС) можно записать .Следовательно, . Полученное равенство справедливо при условии kb = 1, выполнение которого обеспечит возникновение в автогенераторе незатухающих колебаний.

Так как k = ke ­­jj, b = be jy, ke ­­jjbe jy = 1, то получаем необходимость выполнения двух условий:

- kb = 1 – баланса амплитуд;

- j + y = 0 – баланса фаз.

Условие баланса фаз подразумевает наличие положительной ОС.

Условие баланса амплитуд соответствуют факту восполнения потерь энергией источника питания. Обычно значения k и b выбирают так, чтобы kb ³ 1. При этом благодаря нелинейности характеристик усилителя (коэффициент усиления k падает с ростом входного напряжения) при больших входных сигналах происходит быстрое самоустановление амплитуды колебаний.

Коэффициенты k и b зависят от частоты. Любой усилитель, охваченный ПОС, может превратиться в автогенератор (ПОС может являться акустическая связь динамическая головка – микрофон, многие знают о появлении свиста при их сближении). Если условия выполняются только для одной частоты, то возникают гармонические колебания.

ГСН можно выполнить на УК ОЭ, в коллекторной цепи которого включен колебательный LC-контур, а каскад охвачен трансформаторной ПОС. Однако для получения низкочастотных колебаний (менее 50 кГц) применение LC-генераторов нецелесообразно из-за больших величин (следовательно, размеров) индуктивностей и емкостей колебательного контура, поэтому применяют RC-генераторы. Они при прочих равных условиях по сравнению с LC-генераторами имеют меньшие габариты, массу и стоимость.

Частотно-зависимыми четырехполюсниками, используемыми в RC-генераторах, являются Г-образные RC-цепи, мост Вина (двойная Г-образная цепь), Т-образные и двойные Т-образные мосты.

Мост Вина (рис. 2.20) является избирательным фильтром, настроенным на квазирезонансную циклическую частоту wр = 1/(RC).

Амплитудно-частотная β ( f ) и фазо-частотная j ( f ) характеристики моста Вина представлены на рис. 2.20. Из них следует, что на квазирезонансной частоте fр коэффициент передачи становится вещественным и достигает максимума b0 = 1/3, а сдвиг фазы y0 = 0. Поэтому усилитель не должен быть фазовращателем для соблюдения баланса фаз и должен обладать на частоте fр коэффициентом усиления напряжения KU³3. Низкий KU позволяет охватить усилитель на ОУ, кроме ПОС, глубокой ООС, что улучшает параметры автогенератора.

В простом RC-генераторе на ОУ (рис. 2.21) резисторы одинакового сопротивления R1, R2 и конденсаторы одинаковой емкости С1 и С2 включены в цепь ПОС и образуют мост Вина. ОУ и резисторы R3, R4 являются неинвертирующим усилителем с коэффициентов усиления KU = 1 + R4/R3. С помощью подстроечного резистора R4 добиваются минимальных искажений гармонических колебаний. Часто в цепь ООС (вместо R3) включают схему автоматической регулировки усиления (АРУ), что позволяет автоматически получать синусоидальные колебания почти идеальной формы.

Для регулирования частоты генератора можно в качестве R1, R2 и/или C1, C2 включить механически сопряженные переменные резисторы и/или конденсаторы.

Существенным недостатком LC- и RC-генераторов является невысокая стабильность частоты генерируемого напряжения. Связано это, в первую очередь, с относительно высокой зависимостью индуктивности катушек и емкости конденсаторов от температуры. Принятие ряда мер позволяет достичь относительной нестабильности частоты Df / f =10–4…10–5. Однако наиболее эффективным способом стабилизации частоты генератора является кварцевая стабилизация, когда в качестве колебательной системы используется кварцевый резонатор или просто кварц. Этим достигается относительная нестабильность частоты до 10–10.

 

Предыдущая статья:Масштабные усилители на базе операционных усилителей Следующая статья:Мультивибратор
page speed (0.0133 sec, direct)