3. Генераторы электрических сигналов и их применение

Генератором гармонических колебаний называется устройство, создающее переменное синусоидальное напряжение при отсутствии входных сигналов. Генераторы синусоидальных колебаний осуществляют преобразование энергии источника постоянного трока в перемененный ток требуемой частоты – это генераторы сигнала синусоидальной формы.

Различают два режима возбуждения генератора. При так называемом мягком режиме колебания (сигнал на выходе) возникают после подключении генератора к источнику питания самопроизвольно. При жёстком режиме для возникновения колебаний требуется внешний начальный сигнал.

Основной принцип построения ГГК заключается в охвате усилителя критической обратной связью. Структурная схема генератора см рис. 3.1.

- стремится к бесконечности при к1.

В этом случае входной сигнал можно не подавать, такой эффект называется самовозбуждение. При охвате системы К.О.С. системе не требуется внешний сигнал, устройство становится генератором.

Условия генерации:

- в общем виде (в комплексной форме)

1. – 1 условие генерации – условие баланса амплитуд (нет потерь нет усиления)

2. - 2 условие генерации – условие баланса фаз (в системе нет фазового сдвига.)

Если (1) и (2) выполняются на одной частоте, то получается генератор гармонических колебаний, именно этой частоты, если на нескольких частотах – генератор сигналов несинусоидальной формы.

RC-генераторы с мостом Вина

Мостом Вина обычно называют схему приведённую на рисунке 2.65.

При частоте входного сигнала, равной резонансной частотеf0, напряжение на выходе Uвых равно нулю (при ненулевом входном напряжении). Известно что:

Иногда мостом Вина (упрощённым мостом Вина) называют схему, приведённую на рисунке 2.66. На частоте f0 коэффициент передачи такой схемы

В реальных схемах генераторов для поддержания колебаний необходимо, чтобы на частоте колебаний напряжение Uвых несколько отличалось от нуля. Поэтому мост работает с некоторым рассогласованием, когда отношение сопротивлений R1\R2 несколько отличается от 2 (более точно больше 2).

Для генераторов гармонических колебаний важной проблемой является автоматическая стабилизация амплитуды выходного напряжения. Если в схеме не предусмотрены устройства автоматической стабилизации, устойчивая работа генератора окажется невозможной. В этом случае после возникновения колебаний амплитуда выходного напряжения начнёт постоянно увеличиваться, и это приведёт к тому, что активный элемент генератора (например ОУ) войдёт в режим насыщения. В результате напряжение на выходе будет отличаться от гармонического.

Пример схемной реализации ГСК:

1+R2/R1=3

R2=2R1 f₀=1\(2RC)

В генераторе должно быть две цепи с ПОС – линейная частотно-независимая положительная критическая (мост Вина), нелинейная отрицательная частотно-независимая (обязательно глубокая).

4. Комбинационные цифровые устройства в системах управления

Логические устройства разделяют на два класса: комбинационные и последовательностные. Устройство называют комбинационным, если его выходные сигналы в некоторый момент времени однозначно определяются входными сигналами, имеющими место в этот момент времени. Иначе устройство называют последовательностным или конечным автоматом.

Комбинационные цифровые устройства (К.Ц.У.) – устройства не имеющие памяти (выходной сигнал определяется входным сигналом, действующим в данный момент времени), пример: «И», «ИЛИ», «НЕ» – логические элементы.

Элемент ИЛИ–НЕ выполняет инверсию дизъюнкции

Элемент И-НЕ выполняет инверсию конъюнкции.

Рассмотрим некоторые простейшие К.Ц.У.: