2. Генератор с мостом Вина

Генератор с мостом Вина. Мост Вина применяется в цепи обратной связи и вносимый им фазовый сдвиг на частоте генерации равен нулю (рисунок 3.2). Так как неинвертирующий усилитель на ОУ не инвертирует входной сигнал, то в этой схеме имеется положительная ОС.

Рисунок 3.2 – Генератор синусоидальных сигналов с мостом Вина

Коэффициент передачи моста Вина на частоте генерации равен 1/3. Поэтому коэффициент усиления усилителя на ОУ должен быть не менее трёх: R_oc/R_o ≥ 2. Частота генерации определяется номиналами элементов моста Вина [3]:

(3.2)

и, следовательно, при R₁ = R₂ = R и C₁ = C₂ = C:

. (3.3)

Нам нужно получить сигнал с частотой в 50 кГц. Для этого мы выбираем емкость конденсатора равной 1 мкФ и высчитываем сопротивление резистора (по формуле 3). Будем использовать операционный усилитель К140УД7 [3].

= 50 кГц, С = 0.01 мкФ, R = 318 Ом.

Сопротивление R_ос = 3 кОм, R₀ = 1.3 кОм.

3. Аналоговый ключ

В качестве аналогового ключа мы будем использовать микросхему К590КН3 содержащую в своем составе два четырехканальных аналоговых коммутатора со схемой управления на базе триггера [5]. В зависимости от логических сигналов, имеющихся на его выводах, к выходам подключаются различные каналы.

Данная микросхемы состоит из двух ключей, которые имеют 4 аналоговых входа, 2 логических вывода, 2 аналоговых выхода (прямой и инверсный). Питание ключа ± 15 В.

Для обеспечения взаимодействия с ЭВМ, хранения и передачи информации от ЭВМ к усилителю и обратно будем использовать параллельный регистр 1554ИР33.

4. Электрическое моделирование схемы

Для электрического моделирования был генератор синусоидального сигнала с мостом Вина, выдающий на схему тестовый сигнал, с целью иллюстрации его работоспособности (рисунок 4.1).

Рисунок 4.1 – Модель работы генератора синусоидального сигнала с мостом Вина

Моделирование блока проводилось в ППП Micro-Cap 7.0 Для моделирования данной схемы была выбрана стандартная модель операционного усилителя (MODEL = $GENERIC). Параметры операционного усилителя приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 – Параметры элементов модели

Обозначение в MC7	Параметр	Значение
Операционный усилитель
LEVEL	Уровень модели	3
TYPE	Тип входных транзисторов	1
C	Емкость коррекции АЧХ ОУ, пФ	50
A	Коэффициент усиления на постоянном токе	160000
ROUTAC	Выходное сопротивление на переменном токе, Ом	50
ROUTDC	Выходное сопротивление на постоянном токе, Ом	75
VOFF	Напряжение смещения нуля, мВ	5
IOFF	Разность входных токов, нА	1.5
SRP	Максимальна скорость нарастания выходного напряжения, В/с	107
SRN	Максимальна скорость спада выходного напряжения, В/с	107
IBIAS	Входной ток (смещения нуля), нА	100
VCC	Напряжение положительного питания, В	15
VCC	Напряжение положительного питания, В	-15
VPS	Максимальное выходное положительное напряжение, В	8
VNS	Максимальное выходное отрицательное напряжение, В	-8
CMRR	Коэффициент подавления синфазного сигнала	316000
GBW	Площадь усиления	700000
PM	Запас по фазе на частоте единичного усиления	60
IOSC	Выходной ток короткого замыкания, мА	20

Рассмотрим график выходного напряжения (рисунок 4.2).

Рисунок 4.2 – Результат работы генератора синусоидального сигнала с мостом Вина

Из рисунка видно, что выходное напряжение имеет амплитуду, входящую в диапазон амплитуд входного напряжения усилителя-ограничителя. Частота сигнала на выходе генератора составляет 50 кГц, что также соответствует требованиям технического задания. Небольшая задержка перед вхождением генератора в рабочий режим не влияет на работу остальной схемы, так как она несущественна, около 0,6 нс.