2. 1. Rc-генераторы

Для генерирования колебаний низких частот применяются RС-генераторы, которые можно осуществить по одной из схем, описанных ниже.

Генератор с фазосдвигающими цепочками. В генераторе с фазосдвигающими цепочками (рис. 46) три цепочки создают фазовый сдвиг, равный 180° между напряжениями на коллекторе и базе. Сопротивление вместе с сопротивлениемможно взять равным сопротивлению R. В этом случае фазовый сдвиг на 180° получается на частоте:

(96)

Коэффициент передачи напряжения фазосдвигающими цепочками между точками К и А равен 1/29, а между коллектором и базой — . Для того чтобы возникла генерация, коэффициент усиления напряжения транзистором должен быть больше.

RC-генератор с мостом Вина. Мост Вина (рис. 47) состоит из сопротивлений ,,и. Сопротивлениеобразовано по­следовательным соединениеми, а сопротивление– па­раллельным соединениеми. Сопротивлениевключено последовательно с разделительным конденсатором, имею­щим пренебрежимо малое сопротивление по сравнению сна частоте генерации. В качестве сопротивленияиспользуется ми­ниатюрная осветительная лампочка с металлической нитью накаливания, увеличивающая свое сопротивление при прохождении че­рез нее тока.

Рис. 46. Схема RС-генератора с тремя фазосдви­гающими цепочками

Рис. 47. Схема RC-генератора с мостом Вина на полевых транзисторах

В RС-генераторе с мостом Вина используется двухкаскадный резисторный усилитель, имеющий в широком диапазоне частот постоянный коэффициент усиления и обеспечивающий фазовый сдвиг между входным и выходным напряжениями, равный 360°.

Для генерации необходимо, чтобы мост Вина имел коэффициент передачи

(97)

и не вносил фазового сдвига. Коэффициент усиления К двухкаскадного усилителя равен несколь­ким сотням и тысячам, поэтому значение коэффициента , доста­точное для генерации, очень мало и усилитель может генериро­вать вблизи баланса моста. Баланс же моста имеет место при выполнении равенства.

Если сопротивления ивыбраны из условия баланса моста, то разбалансировка, обеспечивающая генерацию, достигается за счет небольшого увеличения сопротивленияили уменьшения сопротивления.

Для цепи, образующей имоста (рис. 47), фазовый сдвиг между напряжениямииравен нулю, если отношениеположительное вещественное число. Так как; то

(98)

Нетрудно видеть, что при отношениевещественно.

Следовательно, фазовый сдвиг между иравен нулю, если. Дляимеемможно найти из следующего выражения:

(99)

отсюда:

(100)

Следовательно, частота , для которой, определяется из условия. Таким образом,.

Рис. 48. Схема RС-генератора с мостом Вина с операционным усилителем

Сопротивления и емкости удобно выбрать равными:

(101)

В этом частном случае:

(102)

Следовательно, баланс моста достигается при

(103)

Частный случай, когда ,, особенно удобен при перестройке генератора. Для этого можно применять двух­секционный блок переменных конденсаторов с общим ротором, ко­торый, однако, нельзя заземлять.

Схема генератора с мостом Вина с операционным усилителем показана на рис. 48.

В схемах на рис. 47 и 48 имеются положительная об­ратная связь, необходимая для автогенерации, и автоматически регулируемая отрицательная обратная связь. Как указано выше, коэффициент передачи усилителя , поэтому коэффициент обратной связи.

При наличии положительной и отрицательной обратной связи:

(104)

Напряжение отрицательной обратной связи пропорционально ам­плитуде выходного напряжения. В схеме на рис. 47. напряжение отрицательной обратной связи увеличивается вследствие увеличе­ния сопротивления лампы при нагреве за счет протекания через нее части выходного тока, пропорционального напряжению на выходе.

В схеме на рис. 48. напряжение отрицательной обратной связи пропорционально выходному напряжению, выпрямленному диодом VD2, когда это напряжение больше порогового напряже­ния диода VD1. В качестве регулируемого сопротивления используется полевой транзистор, увеличивающий сопротивление сток — исток пои увеличении отрицательного напряжения на затворе.

При возникновении колебаний .

Если применяется автоматически регулируемая отрицательная обратная связь, то равенство выполняется за счет автоматического уменьшения.

Если регулируемой отрицательной обратной связи нет, то это ра­венство выполняется при заходе колебаний в нелинейные области амплитудной характеристики усилителя и уменьшении К. Генери­руемые колебания близки к синусоидальным при автоматически регулируемой отрицательной обратной связи и сильно отличаются от них при отсутствии такой регулировки.

В RС-генераторах с мостом Вина можно применять биполярные транзисторы. В RС-генераторе на биполярных транзисторах кро­ме двухкаскадного резисторного усилителя с включением транзи­сторов по схеме в ОЭ между мостом Вина и входом усилителя включают эмиттерный повторитель, чтобы не нагружать мост Ви­на малым входным сопротивлением транзисторного усилителя.

При перестройке RС-генераторов получается значительно боль­шее перекрытие диапазона, в отличие от того, которое может быть достигнуто в LC-генераторах. В RС-генераторе коэффициент пе­рекрытия диапазона тогда как в LC-генераторе.

Например, при уRС-генератора а уLC .

Перестраиваемые генераторы колебаний звуковых частот стро­ят либо по схеме RС-генератора с мостом Вина, либо по схеме на биениях.

Перестраиваемые генераторы звуковых частот на биениях (рис. 49.) могут перекрывать очень большой диапазон частот. Они имеют относительную стабильность частоты на верхних ча­стотах примерно такую же, как и RС-генераторы, но на самых нижних частотах их стабильность на несколько порядков хуже, чем у RC-генераторов. В самом деле, частота биений , следовательно,.

Рис. 49. Схема перестраиваемого генератора звуковых частот на биениях

Таким образом, относительная нестабильность .

При малой частоте биений относительная нестабильность очень велика. Поэтому в настоящее время чаще применяются перестраиваемые RC-генераторы звуко­вых частот.