- •3.4. Выпрямители
- •3.4.1. Классификация и основные параметры выпрямителей
- •3.4.2. Однофазные выпрямители
- •3.4.3. Трехфазные выпрямители
- •3.4.4. Управляемые выпрямители
- •3.4.5. Сглаживающие фильтры
- •3.5. Электронные усилители
- •3.5.1. Определение и классификация усилителей
- •3.5.2. Основные параметры и характеристики усилителей
- •3.5.3. Общие принципы работы электронных усилителей, динамические характеристики
- •3.5.4. Классы усиления электронных усилителей
- •3.5.5. Подача смещения на вход управляющего элемента
- •3.5.6. Температурная стабилизация режимов работы
- •3.5.7. Усилители постоянного тока
- •3.6. Генераторы гармонических колебаний
- •3.6.1. Назначение и классификация электронных генераторов
- •3.6.2. Условия самовозбуждения автогенераторов
- •3.6.3. Lc-автогенераторы
- •3.6.4. Rc-автогенераторы
- •3.6.5. Использование операционных усилителей для построения автогенераторов гармонических колебаний
- •3.6.6. Стабилизация частоты автогенераторов
3.6.4. Rc-автогенераторы
В генераторных устройствах низкочастотного диапазона в качестве избирательных используются частотно-зависимые цепочки из элементов R и C, включаемые в цепь обратной связи усилителя. Такие схемы, представляющие собой сочетание усилитель - частотно-зависимая положительная обратная связь, называются RC-генераторами. По габаритным и весовым характеристикам, а также и по стоимости в области частот от долей герца до десятков килогерц они имеют значительные преимущества перед LC-генераторами. В некоторых случаях RC-генераторы используются для получения колебаний с частотами, достигающими сотен килогерц.
По принципу построения RC-генераторы подразделяются на две основные группы:
- генераторы с поворотом фазы сигнала в цепи обратной связи на +180о;
- генераторы, у которых фазовый сдвиг сигнала в цепи обратной связи на определенной частоте равен нулю.
RC-генераторы с фазовым сдвигом в цепи обратной связи содержат однокаскадный усилитель по схеме ОЭ, фаза выходного напряжения которого отличается от фазы входного сигнала на 180о. Условие баланса фаз может быть выполнено, если частотно-зависимая цепь обратной связи (фазирующая цепочка) также обеспечивает поворот фазы напряжения на нужной частоте генерации на 180о.
В качестве фазирующих используются цепочки, состоящие из простейших Г-образных RC-звеньев (обычно трех или четырех). На практике применяют два варианта фазирующих цепочек. Трехзвенная цепочка, фазирующая напряжение, так называемая "R-параллель", и такая же цепочка "С-параллель".
В отличие от резонансной частоты ω0 колебательного контура для фазирующих RC-цепей частота, на которой возникают колебания, называется квазирезонансной.
Квазирезонансная частота для трехзвенных фазирующих цепочек может быть рассчитана по формулам:
для цепочки R-параллель
,
и для цепочки С-параллель
.
На рис.3.34 показана принципиальная схема RC-генератора с трехзвенной цепочкой типа R-параллель.
Данный RC-генератор имеет ряд недостатков:
- цепь обратной связи сильно шунтирует каскад усилителя, вследствие чего снижается коэффициент усиления и нарушается условие баланса амплитуд или возникающие колебания будут неустойчивыми;
- генерируемые колебания имеют значительное искажение формы, вызванное тем, что условия самовозбуждения выполняются для гармоник с частотой, близкой к ωо, это объясняется отсутствием строгой избирательности к основной частоте Г-образных RC-цепей.
Для уменьшения шунтирующего влияния RC-цепей обратной связи в автогенератор вводят дополнительный каскад - эмиттерный повторитель, имеющий высокое входное сопротивление. Этот каскад включают между выходом усилителя и цепью обратной связи. Эмиттерный повторитель сохраняет условие баланса фаз и в то же время практически исключает шунтирующее действие цепи обратной связи.
Для снижения искажений формы генерируемых колебаний в усилитель часто вводят отрицательную обратную связь, например, на рассмотренной выше схеме это осуществляется включением резистора Rэ в цепь эмиттера.
Если необходимо регулировать частоту генератора в широком диапазоне в качестве частотно-зависимой обратной связи используют последовательно-параллельные избирательные цепочки (мост Вина). В этом случае RC-генераторы содержат четное количество каскадов и работают без сдвига фазы в цепи обратной связи.
Автогенераторы с мостом Вина широко применяют в различной измерительной аппаратуре как широкодиапазонные автогенераторы (от нескольких единиц герц до нескольких сотен килогерц) с относительно хорошей стабильностью частоты. В этом их основное преимущество по сравнению с другими типами RC-генераторов.