7. Генераторы син-х колебаний

Являются узлами электронных устройств. Могут преобразовывать энергию источников питания в переменный ток заданной частоты.

Простейшая схема RC- генератора  синусоидальных  колебаний  на операционном усилителе приведена на рис. 37а.

Рис. 37. RC- генератор  синусоидальных  колебаний 

В качестве звена обратной связи использован полосовой RC-фильтр, частотные характеристики которого приведены на рис. 37б. Здесь по оси абцисс отложена относительная частота  =RC, поэтому средняя частота равна единице. Фазовый сдвиг на средней частоте (1)=0. Следовательно, для выполнения условия баланса фаз выход звена обратной связи должен быть подключен к неинвертирующему входу ОУ. Коэффициент усиления полосового фильтра на средней частоте |(1)|=1/3. Для выполнения условия баланса амплитуд ОУ по неинвертирующему входу должен иметь коэффициент усиления К=3. Поэтому R1=2R2 (43)

Для стабилизации амплитуды надо применять нелинейные элементы, стабилизирующие ООС.

Генераторы син. Колебаний выполняются с использованием LC цепей, но для НЧ ген-ров исп-ся RC-фильтр.

Чтобы генератор вырабатывал колебания определенной частоты, надо, чтобы произведение К* = 1 на этой частоте. Условие самовозбуждения произведение К* =1 разделяется на 2 составляющих:

- условие баланса амплитуд, требующее, чтобы модуль произведения К равнялся 1,

- условие баланса фаз, фазовые сдвиги сигналов, создаваемые усилителем и звеном ОС должны быть кратны 2*pi.

Это удается в том случае, если в качестве цепи обратной связи используется RC- цепочки или LC - контур, назначение которых - получить нулевой фазовый сдвиг на заданной частоте. Рассмотрим в качестве примера широко применяемый RC- генератор с мостом Вина. Схема RС - генератора с мостом Вина представлена на рис.

Рис. Схема RС - генератора с мостом Вина.

Название - мост Вина - получила цепочка, состоящая из элементов Z1, Z2, которая в данном случае является цепью положительной ОС и обеспечивает условие баланса фаз, т.е. самовозбуждение на заданной частоте. Цепь отрицательной ОС, состоящая из резисторов Rос, R1,служит для обеспечения условия баланса амплитуд и для сохранения синусоидального характера колебаний.

8.Усилители мощности синусоидальных сигналов.

Усилитель мощности- это такой усилитель, для которого задается нагрузка. Нагрузкой может выступать исполнительные устройства информационно-управляющих систем: 1)электроакустические установки, обмотки реле и электродвигателей с частотным управлением 2)Входные цепи еще более мощных усилителей. Для увеличения нагрузоспособности логических схем.

Мощность каскада: произведение выходного тока на выходное напряжение. Поэтому с целью повышения КПД рабочий ток и напряжение на выходных транзисторах подбирают наиболее максимально. В результате это приводит к работе усилителя в нелинейной области, а это приводит к искажениям сигнала. Усилитель мощности должен обеспечивать определенную мощность при высоком КПД при допустимых искажениях сигнала. Ус-ль должен обладать миним. Искажениями гармонич. Сигнала.

Мощ-ть рассеивания не должна превышать допустимую.

Режим А:

Этот режим характерен 2 особенностями:

1. Ток через силовой транзистор никогда не бывает равен 0;

2. Суммарная мощность потребления от источника питания- постоянна.

Специфика режима: применяют однотактные усилители мощности (весь период пропускания через силовой транзистор); самый простой способ включения нагрузки- безтрансформаторный.

Способы отделения пост. составляющей в цепи нагрузки:

1. Использовать разделяющий конденсатор

2. Использовать мостовую схему включения

Действительная мощность при максимальной амплитуде:

Мощность, рассеиваемая на транзисторе при входном гармоническом сигнале:

Потребление схемой мощности постоянно и не зависит от входного сигнала и нагрузки. КПД в режиме А: 6.25%.

Для повышения КПД, применяют трансформатор. Схему включения нагрузки. (Трансформатор подключается к коллектору)

Режим В:

ВАХ

Врежиме В точка А расположена в начале нагрузочной кривой, т.е в закрытом состоянии транзистора.

Для режима В характерна 2-х тактная схема с 2-м усилителями. Первый усиливает первую полуволну, второй усиливает другую полуволну. Каскад выполнен на комплементарной паре. Нагрузка включена в эмитерную цепь- оба транзистора работают в режиме эмитерного повторителя. Усиление происходит за счет тока. Выходная мощность при входном синусоидальном сигнале:От источника питания потребляется:КПД=0.78%

Недостаток: искажение сигнала, связанные с нелинейной характеристикой транзистора. Этот недостаток устраняется путем перевода транзистора из режима В в режим А-В, при котором в базовую цепь транзисторов подается небольшое отпирающее напряжение, который обеспечивает начальный ток покоя.