1.3 Описание работы выбранной схемы и назначение элементов.

Очень хороший генератор в диапазоне звуковых частот может быть построен с использованием моста Вина - устройства задающего частоту генератора.

При построении такого генератора звено частотно-зависимой обрат­ной связи включают между выходом и неинвертирующим входом ОУ. Мост Вина состоит из последовательного (C1R1) и параллельного (C2R2) звеньев. При прохождении через мост сигнал низкой частоты теряется на конденсаторе С1, а сигнал высокой частоты гасится на делителе напряже­ния, состоящем из последовательного и параллельного звеньев, т. к. с рос­том частоты сопротивление конденсатора С2 падает. Элементы R₀ и Rос предназначены для получения требуемого коэффициента усиления усили­тельного звена. Поскольку на частоте генерации /₀ коэффициент передачи звена частотно-зависимой обратной связи типа моста Вина β= 1/3, само­возбуждение генератора возможно при Кu > 3. Согласно выражению Кu=1+ Rос/ R₀

это будет соответствовать выбору отношения — Rос/ R₀ >2 Частота при которой мост Вина приходит в равновесие (т. е. частота генерации), есть

Необходимая амплитуда колебаний достигается корректировкой cопротивления Ro или R_oc в процессе настройки схемы.

Диоды, включенные по встречно-параллельной схеме, обеспечивают автоматическую стабилизацию коэффициента усиления. По мере того как возрастает U_BUX, динамическое сопротивление диодов падает в соответст­вии с соотношением r_д = 26 мВ / 1_Д, где r_д — динамическое сопротивление диода, /_д - мгновенное значение тока диода, 26 мВ — температурный потенциал диодного перехода при комнатной температуре.

Таким образом, по мере возрастания U_BЫX общее сопротивление Rос

понижается, стабилизируя амплитуду выхода и предотвращая ее грубое ограничение. Резистор ОС выбирается так, чтобы ограничить искажения, и может быть выбран экспериментально по наименьшим искажениям.

Максимальная частота выходных колебаний ограничивается скоро­стью нарастания напряжения на выходе усилителя. С помощью этой схемы могут быть получены малые искажения - порядка 0,05 %.

По виду цепей ОС, реализующих резонансную характеристику, все генераторы делятся на ZC-генераторы и RС-генераторы.

RC-автогенератор с мостом Вина состоит из неинвертирую­щего усилителя на ОУ и цепи обратной связи, являющейся мостом Вина. На частоте = 1 / 2πRC мост Вина имеет коэффициент передачи β= 1/3 и нуле- вой угол сдвига. Напряжение на выходе моста Вина составляет 1/3 выходно­го напряжения, следовательно, для возникновения незатухающих колебаний необходимо получить коэффициент усиления DA 1, равный трем. Поэтому в такой схеме R2 / R1 =2. Однако для надежного запуска генератора такой ко­эффициент усиления мал. Для обеспечения мягкого режима запуска служит схема АРУ на полевом транзисторе VT1.

Принцип действия этой цепи таков: пока напряжение на выходе ге­нератора равно нулю, канал транзистора имеет малое сопротивление и OOС усилителя отключается. По мере роста выходного напряжения тран­зистор VT1 закрывается и при напряжении равном 1,2 U_отс не влияет на ко­эффициент ООС. Цепь R3, С1 играет роль фильтра, значения этих элемен­тов выбирают из условия

Неинвертирующий усилитель на ОУ имеет постоянный коэффициент усиления, много больший единицы, и угол сдвига фаз между входным и выходным напряжениями, равный нулю, в широком диапазоне частот определяемом его частотной и фазовой характеристиками. Это позволяет в полосе пропускания усилителя поддерживать условия самовозбуждения автогенератора при регулировании частоты колебаний. Следует отметить, что рассматриваемый автогенератор обеспечивает более простую перестройку частот в более широком диапазоне их изменения. По этой причине RС-автогенератор с мостом Вина чаще других автогенераторов применяют для получения синусоидальных колебаний с малыми искажениями в диапазоне частот 1-10⁷ Гц.