4 2. Генераторы синусоидальных колебаний. Условия для работы схемы в режиме генерации.
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
,
добиваемся равенства ПОС и ООС, что
выражается в наличии на выходе незатухающих
и неискаженных гармонических колебаний.
.
43. Генераторы гармонических сигналов. Схема. Достоинства и недостатки.
Генераторами называются электронные схемы, преобразующие энергию источника питания в переменный ток требуемой формы, амплитуды и частоты. Генератор можно получить из усилителя, охватив его положительной ОС, обеспечивающим устойчивый режим самовозбуждения на требуемой частоте. Автогенераторами называют генераторами с независимым возбуждением.
Усиление – это процесс преобразования энергии источника питания по закону входного сигнала, а генераторы осуществляют преобразование энергии источника питания в переменное напряжение требуемой частоты.
Блок схема= усилитель, на входе ПОС
Для возникновения генерации необходимо выполнение двух условий:
баланс фаз – фазовые сдвиги сигнала, создаваемые усилителем
и звеном ПОС
должны быть кратны
.
баланс амплитуд – произведение коэффициента усиления и коэффициента ОС
,
т.е. усилитель должен компенсировать
все потери с цепи ОС. Эти условия должны
выполняться только на одной частоте.
Кроме
того, для получения сигнала неискаженной
формы необходимо, чтобы
.
Когда амплитуда достигнет максимально
возможной, необходимо выполнение
равенства, иначе сигнал теряет
синусоидальную форму и возникают
нелинейные искажения. Если
происходит
затухание колебаний (а если сразу, то
генератор даже не возбудится), если
,
то возникает прогрессирующее нарастание
амплитуды сигнала на входе и выходе до
ее ограничения, обусловленного напряжением
источников питания и форма сигнала
отлична от синусоидальной.
Равенство соответствует установившемуся режиму и возможно только при некотором соотношении коэф. ООС и ПОС.
Эти все условия должны выполняться на одной частоте.
LC-генератор
f
=
k
1
=> Достоинства: достаточно высокая
стабильность частоты (нестабильность
)
[
]
недостатки: -высокая восприимчивость к э/м помехам
построение таких генераторов на частоте ниже нескольких десятков становится нерациональным ввиду увеличения габаритов и массы элементов колебательного контура. Для диапазона низких частот применяются RC-генераторы.
44.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:
