4.3.5. Квадратурные генераторы.
В тех случаях, когда необходимо получить два вида колебаний, сдвинутых на 90° друг относительно друга (синусоидальные и косинусоидальные колебания), можно использовать схему, изображенную на рис. 4.21. Усилитель ОУ1 включен по схеме активного фильтра низких частот с двумя полюсами. Усилитель ОУ2 работает в режиме интегратора. Поскольку фазовый сдвиг на отставание, вносимый обоими каскадами, составляет 270о, схема может возбудиться при достаточно большом коэффициенте усиления и при сдвиге фаз меньше 180о. Существующий в схеме запас коэффициента усиления обеспечивает устойчивое возбуждение генератора. Стабилизация размаха амплитуды выходного сигнала осуществляется включением в схему генератора ограничивающих стабилитронов Д1и Д2. Наличие диодов приводит к возникновению нелинейных искажений синусоидального сигнала, однако влияние последних уменьшается при использовании фильтров, пропускающих низкие частоты. Если диоды Д1 и Д2 имеют одинаковые пороговые напряжения, то в результате симметричного ограничения сигнала практически исключаются искажения в виде четных гармоник. Поэтому основной помехой будет третья гармоника, причем ее уровень составляет — 40 дБ от уровня полезной первой гармоники на выходе усилителя OУ 1 и — 50 дБ на выводе ОУ2. Это означает, что гармонические искажения синусоидального и косинусоидального сигналов не превышают 1 и 0,3% соответственно.
Рис. 4.21. Квадратурный генератор на двух ОУ
Частота генерации и порог возбуждения схемы определяются выбором номиналов прецизионных элементов R1—R3 и С1—СЗ, которые должны иметь малые разбросы и температурные коэффициенты. Номинал резистора R3 можно выбрать меньшим, чем указано на рис. 4.21; при этом допускается использовать другие элементы с большим разбросом без существенного ухудшения условий возбуждения. Номинал резистора R4 не критичен, но следует учитывать, что он должен быть значительно меньше номинала резистора R2, чтобы падение напряжения на резисторе R4 было незначительным, когда ограничивающие диоды открыты. С указанными номиналами элементов схема генерирует колебания частотой 1 Гц Заменив элементы, задающие частоту выходных сигналов, можно расширить рабочий диапазон частот схемы до 1 кГц.
Рис. 4.22. Квадратурный генератор с регулируемой частотой колебаний
Более совершенная схема квадратурного оператора с использованием перемножителей напряжения для управления цепью ОС показана на рис. 4.22. В этой схеме имеется возможность регулировки частоты синусоидальных и косинусоидальных сигналов с помощью управляющего напряжения Uупр.
При изменении управляющего напряжения меняется частота колебаний в соответствии с выражением f = Uупр/20RC) Следует отметить, что в приведенной схеме генератора наблюдается некоторая зависимость амплитуды выходных сигналов от частоты Поэтому для ликвидации этой зависимости необходимо дополнить схему одной из рассмотренных выше цепей АРУ.
Схему такого генератора с регулируемой частотой удобно использовать в качестве частотного или амплитудно-частотного модулятора. Диапазон изменения рабочих частот генератора определяется перемножителями и равен 100. .