3.2. Генератори основних коливань

У техніці зв'язку використовуються генератори основних коливань класів і . Структурна схема генератора класу приведена на мал. 3.1. Джерелом синусоїдальних коливань служить

задаючий генератор.

Мал. 3.1. Структурна схема генератора LC

Значення частоти на його виході завдяки високій добротності елементів контуру можна вважати рівним _, зневажаючи наявним в точній формулі множником _. Значення у цій формулі — у генрі, — у фарадах. Регулювання частоти здійснюється або тільки східчастою зміною параметрів і (у генераторах фіксованих частот), або, крім того, додатковим плавним регулюванням ємності контуру (у генераторах з установкою будь-якої частоти діапазону). У першому випадку виключається похибка установки частоти, у другому приходиться мати її на увазі. Підсилювач потужності звичайно двотактний, чим знижується рівень парних гармонік. Регулятор на вході підсилювача здійснює звичайно плавне регулювання вихідної напруги, а східчастий регулятор розміщається здебільшого у вихідному пристрої з використанням дільника напруги або магазина загасань.

Основний недолік генераторів класу полягає в тому, що при необхідності змінити частоту в п раз треба змінити значення або в раз. Тому такі генератори громіздкі, особливо при значних співвідношеннях найвищої і найменшої частот генератора. А це співвідношення _, назване коефіцієнтом перекриття, для техніки зв'язку бажано мати не менш 1000, а то і 10 000.

Для досить високих частот цей недолік несуттєвий, для одержання ж порівняно низьких частот звукового й ультразвукового діапазонів (до 200—300 кГц) зручніше генератори класу . У той же час, оскільки і паразитні ємності впливають на елементи контуру більше, ніж у контурі , генератори для частот більш 2000 кГц не знаходять застосування.

На мал. 3.2 представлена структурна схема генератора - . Принцип роботи генератора типу полягає у використанні двокаскадного підсилювача на резисторах з частотно-залежним позитивним

Мал. 3.2. Схема генератора

зворотним зв'язком. Вона здійснюється за допомогою дільника, одне плече якого утворене послідовним з'єднанням конденсатора з опором , а друге — паралельним з'єднанням конденсатора з опором (як правило, _і ). Можна показати, що при такій схемі баланс фаз, дотримання якого необхідно для самозбудження генератора, виконується тільки для однієї частоти:

_, (3.1)

де і . Коефіцієнт підсилення при цьому .

За допомогою змін однієї величини, або , міняється діапазон генеруємих частот (східчасте регулювання), а змінюючи іншу величину, одержують плавна зміна частоти в піддіапазоні.

Крім позитивного зв'язку, обумовленої фазуючим ланцюгом, у схемі мал. 3.2 мається і від’ємний зворотний зв'язок , , частотно-незалежний. При міст, утворений з опорів , , і , виявиться в рівновазі, і хоча баланс фаз буде дотриманий, результуюча напруга зворотного зв'язку виявиться рівна нулю, тому що вхідні затискачі підсилювача 1 включені в діагональ урівноваженого моста. Додатний зворотний зв'язок цілком компенсується від’ємним , і в результаті не буде дотриманий необхідний баланс амплітуд і генерація не виникне.

Для збудження генератора необхідно зробити ледве більше , щоб у схемі діяв результуючий додатний зворотний зв'язок. При цьому коливання, що генеруються, за формою досить близькі до синусоїди, тому що напруга мала і підсилювач 1 працює в лінійному режимі.

Наявність у ланцюзі принципово необхідного нелінійного елемента (термістора ) обумовлює швидке самозбудження генератора.

Крім розглянутих зворотних зв'язків по напрузі, каскади 1 і 2 задаючого генератора, охоплюються кожен від’ємним зворотним зв'язком по струму (на схемі не показано). Цим істотно зменшується вплив коливань напруги живлення на коефіцієнт підсилення підсилювача і поліпшується форма генеруємих коливань.

Задаючий генератор, не може підключатися безпосередньо до навантаження, тому що його опір викликає зменшення підсилення, порушення умов самозбудження і «зрив» генерації. Тому після генератора включається підсилювач потужності, перший каскад якого працює в буферному режимі. Вихідний каскад підсилювача потужності, як правило, двотактний зі строго симетричною схемою і глибоким негативним зворотнім зв'язком, чим забезпечуються досить мала величина коефіцієнта гармонік і стабільність роботи генератора.

Вихідний пристрій включає звичайно погоджуючий трансформатор (часто — секційний), щоб на виході могло б включатися узгоджено декілька стандартних для техніки зв'язку опорів (наприклад, 600 і 135 Ом). При таких погоджених опорах навантаження можна судити про величину напруги (рівня) на вихідних затисках генератора за показниками вольтметра, (вимірювача рівня), включеного звичайно перед вихідним пристроєм. Треба тільки при цьому врахувати значення, установлені на наявному у вихідному пристрої дільнику напруги (атенюаторі) або магазині загасань. Якщо ж навантаження не погоджене з опором виходу генератора, то показання згаданого вольтметра сугубо орієнтовні і можуть служити тільки для контролю сталості поступачої на вхідний пристрій напруги. Іноді генератори мають внутрішнє навантаження, що, будучи включеним, забезпечує нормальну роботу генератора при високоомному навантаженні (наприклад, входом осцилографа). Варто мати на увазі, що при погодженому навантаженні включення ще і внутрішнього навантаження знову порушить правильність показань вольтметра. Для точного відліку напруги на навантаженні треба його контролювати окремим високоомним вольтметром, оскільки фактичне значення буде залежати ще і від втрат у трансформаторі.

Прикладом подібних генераторів можуть служити широко розповсюджені генератори ГЗ-33 і ГЗ-34. Їхній частотний діапазон 20—20 000 Гц для ГЗ-34 і 20— 200000 Гц для ГЗ-33, похибка по частоті Гц, коефіцієнт гармонік К при вихідний потужності 0,5 Вт 0,3—0,7%, при 5 Вт 3%.