Головна |
Електронним генератором називається пристрій, що перетворює електричну енергію джерела постійного струму в енергію незатухаючих електричних коливань необхідної форми, частоти і потужності.
Залежно від форми вихідної напруги розрізняють генератори гармонійних (синусоїдальних) коливань і імпульсні генератори (релаксаційні): прямокутних імпульсів; лінійно-змінюється напруги, трикутної форми і т.д. За способом збудження коливань розрізняють генератори з самозбудженням (автогенератори) і з зовнішнім збудженням. Генератори з зовнішнім збудженням по суті є резонансними підсилювачами, що працюють в режимі великих амплітуд.
Для отримання незатухаючих коливань в автогенераторах використовуються елементи, у яких на ВАХ є або створений за допомогою позитивної ОС ділянку з негативним диференціальним опором. Найбільш поширеною схемою автогенератора є схема на основі підсилювача з ПОС. Функціональна схема такого генератора наведена на малюнку 10.1а.
Для підсилювача зі зворотним зв'язком коефіцієнт передачі визначається співвідношенням
, (10.1)
де К - коефіцієнт посилення підсилювача без ОС;
b - коефіцієнт передачі ланцюга ОС.
У загальному випадку До і b величини комплексні.
а Б В
Малюнок 10.1 - Функціональна схема генератора, умови
і процес наростання коливань
Якщо підсилювач має характеристику виду другої кривої (малюнок 10.1б), то коливання в генераторі виникають при незначних змінах вхідної напруги (шуми, перешкоди, флуктації харчування і т.п.). Зміна вхідної напруги посилюється і через ланцюг зворотного зв'язку подаються на вхід. якщо
?bК?? 1 (10.2)
и
Djвус + Djос = 0; 2p, (10.3)
то амплітуда коливань на виході генератора буде наростати. Процес наростання коливань показаний на малюнку 10.1, і він буде тривати до тих пір, поки не почнуть проявлятися нелінійні властивості підсилювача. При насиченні підсилювача його коефіцієнт посилення починає зменшуватися і при BК = 1 амплітуда коливань стабілізується. Умова (10.2) називається балансом амплітуд, а (10.3) - балансом фаз. Баланс фаз означає, що сумарний фазовий зсув підсилювача і ланцюга зворотного зв'язку має дорівнювати нулю або кратний 2p, тобто в системі діє ПОС. У такому генераторі коливання виникають відразу після подачі живлення і режим самозбудження називається "м'яким".
Якщо підсилювач має характеристику типу кривої 3, то коливання можуть виникнути тільки в тому випадку, якщо вхідна напруга більше порогового. Гранична напруга визначається точкою перетину кривих 3 і 1 (точка А малюнок 10.1б). До точки А ?bК? <1, тобто умова самозбудження не виконується. Такий режим збудження генератора називається "жорстким".
Якщо характеристика підсилювача має вигляд кривої 4, а ланцюг ОС - прямий 1 (рисунок 10.1б), то в такій системі коливання виникнути не можуть, так як умови самозбудження не виконуються - ?bК? <1.
Форма вихідної напруги генератора визначається частотною характеристикою петлевого коефіцієнта посилення (BК). Якщо умови самозбудження виконуються тільки на одній частоті, то на виході генератора будуть гармонійні коливання. В цьому випадку система повинна мати характеристику резонансного типу. Якщо система підсилювач-ланцюг зворотного зв'язку широкосмугова і умови самозбудження виконуються одночасно на багатьох частотах, то результуюче коливання буде визначатися сумою гармонік. Найчастіше коливання на виході мають прямокутну або близьку до неї форму і генератор в такому випадку називають мультивібратором.
Таким чином, для реалізації автогенератора гармонійних коливань необхідно, щоб баланс фаз і баланс амплітуд виконувалися тільки на одній частоті. Частотно-залежну характеристику системи можна виконати, використовуючи LC резонансний контур або RC ланцюга з квазірезонансного характеристиками. Відповідно і називають LC-генератори або RC-генератори. RC-генератори, як правило, виконують на більш низькі частоти і вони простіше реалізуються в інтегральному виконанні.
Основними параметрами автогенераторів є робоча частота, вихідна потужність, нестабільність частоти. Нестабільність частоти оцінюють коефіцієнтом відносної нестабільності частоти, який визначається співвідношеннями:
для LC-генераторів Дон = Df / f0 = - (1/2) (DL / Lк + DC / Cк);
для RC-генераторів Дон = Df / f0 = - (DC / C + DR / R);
де f0 - Робоча (резонансна) частота;
Df - зміна частоти;
DR, DL, DC - зміна величини опору, індуктивності, ємності, що визначають резонансну частоту.
Зміна параметрів елементів відбувається під дією температури, старіння і т.п. чинників.
Визначення напруги зсуву | LC-генератори
Характеристики та параметри ОУ | Схеми підсилювачів на ОУ | Инвертирующий підсилювач на ОП | Неінвертуючий підсилювач на ОП | Диференційний підсилювач на ОП | Повторювач напруги на ОУ | Компенсація зсуву (установка нуля) підсилювача | Загальні вимоги | Дослідження инвертирующего підсилювача | Вимірювання коефіцієнта посилення ОУ |