Генераторы гармонических сигналов. Схема. Достоинства и недостатки.
Генератор синусоидальных колебаний на ОУ (LC-генератор)
Баланс фаз означает, что колебания в замкнутой системе могут возобновляться только тогда, когда фаза выходного напряжения схемы ОС и фаза входного напряжения совпадают. Баланс амплитуд означает, что для возбуждения генератора усилителю необходимо компенсировать потери в схеме ОС.
Регулируя R1, добиваемся равенства ПОС и ООС, что выражается в наличии на выходе незатухающих и неискаженных гармонических колебаний.
.
RC-генераторы с мостом Вина. Схема. Достоинства и недостатки.
Для
получения гармонических колебаний
низкой и инфранизкой частот (от нескольких
сотен килогерц до долей герц) применяют
RC-генераторы.
Представленная
RС-цепь
не осуществляет сдвига по фазе
передаваемого сигнала на квазирезонансной
частоте, т.е.
.
Эта схема включается между выходом
усилителя и неинвертирующим входом ОУ.
Элементу
и
предназначены
для получения требуемого коэффициента
усиления. В схеме возникают автоколебания
при соотношении
,
частота которых определяется формулой
Если
и
,
то частоту автоколебаний определяют
из соотношения
,
причем должно быть выполнено условие
.
Достоинства: 1)малые габариты 2) простота 3) получение НЧ колебаний буз увеличения габаритов частотозадающих элементов
Недостатки: 1) только на одной частоте сдвиг фаз равен 0 2) невысокая стабильность (нестабильность =10-2)
Для надежного возбуждения колебаний при включении генератора и поддержания выходного сигнала строго синусоидальной формы вместо R3 можно включить терморезистор с отрицательным ТКС. (либо вместо R4 с положительным ТКС ), при включении будет выполняться неравенство. По мере нарастания выходного сигнала R3 будет разогреваться этими сигналами и уменьшать свое сопротивление до тех пор, пока не будет выполняться равенство. Изменяя R4 можно установить необходимую величину выходного сигнала. Другое представление схемы:
Кварцевый генератор. Схема. Достоинства и недостатки.
Для
получения гармонических колебаний с
малыми искажениями используют
инерционно-нелинейную цепь ООС. Нужный
характер нелинейности обеспечивается
тогда, когда с ростом амплитуды сигнала
уменьшается R3
(термистор) или увеличивается R4
(позистор).
Если необходима высокая стабильность, используется кварцевый генератор. Используется взаимное чередование прямого и обратное чередование пьезо-эффекта в кристалле кварца. Частота, однозначно, определяется размером кристалла кварца.
Условие баланса амплитуд:
Достоинство: очень высокая стабильность частоты (10-5 - 10-7), которая достигается наибольшей величины для термостабилизированных генераторов т. к. не меняются размеры кварца.
Недостатки: проблема с подстройкой и невозможностью перестройки частоты, что вызывает необходимость производства большинства номенклатуры кварцевых резонаторов.
В электронных часах подстройка – изменение коэффициента пересчета.