Генераторы. Общие сведения, классификация. 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Генераторы. Общие сведения, классификация.



Электронные генераторы – это устройства, вырабатывающие электрические сигналы известной формы и частоты.

Различают генераторы с самовозбуждением и внешним возбуждением. Любой генератор содержит (рис. 10) источник питания, усилительный элемент, цепь положительной ОС, а также накопитель электрической энергии в виде емкости или колебательного контура в LC-генераторах.

По рабочей частоте генераторы подразделяются на генераторы инфранизких частот (СНЧ), диапазон (0,001 – 20) Гц; генераторы низких частот (НЧ), от 20 до 200 кГц; генераторы высоких частот (ВЧ), 200 кГц – 10 МГц; генераторы сверхвысоких частот (СВЧ), выше 10 МГц.

 
 

 

 


Рис. 10. Структурная схема генератора синусоидального сигнала

 

Генераторы инфранизких частот.

 

Генераторы инфранизких частот служат для создания сигнала синусоидальной формы с частотами 0,001 – 20 Гц. Структурная схема генератора аналогична схеме генератора низких частот. Однако соответствующие узлы генераторов низких и инфранизких частот могут существенно отличаться. Главное отличие заключается в схеме ЗГ.

Часто ЗГ генератора инфранизких частот представляет собой схему электронной модели колебательного процесса без затухания, описываемого дифференциальным уравнением

, (*)

 

где w0 = 2pf0 – угловая частота;

х = А0sin(w0t + j) – является решением уравнения и есть сигнал инфранизкой частоты f0.

Для моделирования приведенного дифференциального уравнения применяют усилительное и интегрирующее звено, в котором входное и выходное напряжения связаны через производную.

 

       
 
   

 


 

 


Рис.11 Генератор инфранизких частот

Обозначив в (*) , получим:

; .(**)

Вторые производные выражений (**) запишутся:

,

Подставив в полученные выражения производные из (**), получим

.

Сравнивая полученное выражение с (*), получим

 

.

 

 

Генератор с мостом Вина.

 

Вследствие простоты схемы и высоких качественных показателей RC-генераторы находят широкое практическое применение. Напряжение обратной связи, с выхода усилителя подается в одну диагональ моста, а сигнал обратной связи на вход усилителя подается с другой диагонали моста элементы Z1, Z2, R3, R4, (мост Вина) Рис.12.

Обратная связь состоит из двух частей:

1) положительная ОС организуется элементами Z1 и Z2, а напряжение ПОС снимается с элемента Z2;

2) отрицательная ОС осуществляется через сопротивления R3 и R4 а напряжение ООС снимается с сопротивления R4.

 
 

 

 


Рис. 12. Схема генератора с мостом Вина

 

Коэффициент ПОС ;

Коэффициент ООС .

Результирующий коэффициент усиления усилителя с учетом положительной и отрицательной обратных связей:

. (*)

Напряжение на входе усилителя равно разности напряжений положительной и отрицательной обратной связи, =αUвых.

Коэффициент усиления усилителя с цепью ОС ; на выходе – х.х. и усилитель как линейная система имеет на выходе сигнал

,

где a– коэффициент ОС, равный Uос/Uвых.

; или .

Если подставить К в (*), можно увидеть, что КUос ® ¥, откуда следует условие самовозбуждения:

. (**)

 

Для возникновения генерации необходимо совпадение по фазе выходного и входного напряжений, что требует при наличии двухкаскадного усилителя вещественного характера - коэффициента ПОС, т.е. Jm() = 0.

;

;

;

.

 

В схеме моста как правило выполняется условие R1 = R2 = R, С1 = С2 = С.

 

Из предыдущего условия следует - Jm() = 0.

 

.

Коэффициент ПОС g = 1/3; подставив g и b = R4/(R3 + R4) в условие (**), , получим:

.

.

 

Соотношение величин R3 и R4 определим из условия баланса моста Вина Z1R4 = Z2R3. С учетом того, что R1 = R2 = R; С1 = С2 = С:

или .

 

При условии, что мнимая часть в полученном выражении равна нулю, тогда 2 R4 = R3.

Тогда на частое w = 1/RC. На этой частоте ПОС компенсируется ООС и Uвх ® 0.

Получается противоречие (при Uвх = 0 генерация не возникает), которое разрешают тем, что R3 выбирают несколько больше, чем 2R4 и b - чуть меньше чем g, т. е. в схеме действует ПОС чем обеспечивается самовозбуждение генератора.

 

34. Генератор с поворотом фазы на 180°.

Выходной сигнал усилителя отличается от входного на 180°. Для обеспечения баланса фаз на нужной частоте генерации, цепь обратной связи должна повернуть фазу выходного сигнала на угол, равный 180°. Такой поворот может обеспечить цепь в виде последовательно соединенных простых Г-образных RC-четырехполюсников (рис. 13).

Наибольшее применение получили трех- или четырехзвенные четырехполюсники. Поскольку на предельных частотах j = 90°, то для обеспечения j = 180° на частотах, отличных от предельных, необходимо включать не менее трех RC-звеньев.

Свойства четырехполюсников целесообразно описать через А-параметры.

U1 = A11U2 + A12I2

I1 = A21U2 + A22I2

           
   
 
     
 
 

 


Рис. 13. Схема фазосдвигающей RC-цепи

 

По параметру , связывающему U1 и U2, можно получить модуль передаточного числа цепи обратной связи и его фазовый угол. Общая матрица А0 равна произведению матриц А простейших четырехполюсников, соединенных в цепочку.

 

.

.

 

Для простейшего Г-образного четырехполюсника:

;

 

Если подставить элементы матриц в , с учетом того, что элементы C и R одинаковы, получим - ;

,

где .

, (*)

где , для j = 180° tgj ® 0, значит m3 – 6m = 0; это уравнение имеет два решения;

m1 = 0, и m22 = 6. (**), или m2 .

Равенство (**) имеет место на частоте генерации w0.

.

Из (*) с учетом (**) найдем

.

Коэффициент передачи обратной связи .

Таким образом, схема сможет генерировать гармонические колебания, если Кусил >

 
 

 


 

 

Схему генератора можно реализовать с обратным включением R и C в схеме четырехполюсника. Z1 = R, .

 



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2016-12-28; просмотров: 117; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 44.202.90.91 (0.031 с.)