Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
схемотехника-учебник.pdf
Скачиваний:
186
Добавлен:
24.02.2016
Размер:
3.43 Mб
Скачать

Помимо рассмотренных выше генераторов, существует достаточно много и других LC-генераторов: с эмиттерной связью, с двухтактной схемой и др. Выполняются LC-гене- раторы и на основе ОУ. Принципиальная схема одного из таких генераторов приведена на рис. 4.4.

Электронная часть генератора Рис. 4.4. Генераторы -типа на представлена здесь неинвертирую-

основе ОУ

щим усилителем. Поскольку неин-

 

 

вертирующий усилитель на ОУ

имеет малое выходное сопротивление, то LC-контур следует под-

ключать к выходу ОУ через резистор Rпос .

На частоте резонанса параллельный контур имеет очень большое сопротивление и не шунтирует вход ОУ. При этом глубина ПОС становится больше глубины ООС и в устройстве выполняются условия возникновения генерации (4.1). При отклонении частоты от f0 сопротивление контура уменьшается и приобретает реактивный характер, что приводит к уменьшению Кu усилителя (за счет снижения глубины ПОС, которая становится меньше глубины ООС) и появлению дополнительных фазовых сдвигов. Таким образом, генерация колебаний в устройстве (рис. 4.4) оказывается возможной лишь на частотах, весьма близких к f0 .

Отметим, что определенные отклонения частоты генерации могут происходить за счет изменения режимов работы и параметров элементов схемы, в частности, под действием температуры. Нестабильность частоты генерации обратно пропорциональна добротности контура. Поэтому в качестве высокостабильных генераторов используются устройства с частотно-избирательными элементами высокой добротности, которой обладает кварцевый резонатор.

4.1.2. Кварцевые генераторы

Обеспечить высокую стабильность частоты генерации можно при включении кварцевого резонатора в цепь обратной связи обычного LC-генератора. Для лучшей стабильности желательно использовать частоту последовательного резонанса кварца. При

190

этом важно, чтобы общее сопротивле-

 

ние цепи обратной связи было значи-

 

тельно меньше собственного R кварце-

 

вого резонатора. Это условие выполня-

 

ется в генераторе, принципиальная схе-

 

ма которого приведена на рис. 4.5.

 

Для генерации колебаний необходи-

 

мо настроить LC-контур на резонанс-

 

ную частоту кварцевого резонатора f0 .

 

В этом случае полное сопротивление

 

LC-контура велико, что позволяет по-

 

лучить в каскаде большое Кu , а сопро-

 

тивление кварцевого резонатора Кв

 

мало, что обеспечивает глубокую ПОС

Рис. 4.5. Кварцевый гене-

между коллектором и базой транзисто-

ра. Частоту LC-контура можно выби-

ратор с -контуром

 

рать гораздо больше резонансной частоты Кв. Резонатор возбудится на частоте, соответствующей высшей гармонике. В серийных кварцевых резонаторах f0 = 10 кГц...10 МГц, но некоторые из них могут возбуждаться на частотах до 250 МГц. Работа на высших гармониках целесообразна для получения генерации на частотах

свыше 10 МГц.

 

Нагрузка в рассматриваемом гене-

 

раторе может подключаться к коллек-

 

тору транзистора. Для уменьшения ее

 

влияния на режим работы кварцевого

 

генератора иногда используется до-

 

полнительный согласующий каскад.

 

Если возбуждать кварцевый резо-

 

натор на основной частоте f0 , то мож-

 

но построить генератор и без исполь-

 

зования LC-контура. На рис. 4.6 при-

 

ведена принципиальная схема одного

 

из вариантов такого кварцевого гене-

 

ратора. Частота генерации здесь опре-

 

деляется значением f0. На частотах

Рис. 4.6. Кварцевый генера-

ниже 2 МГц к Кв желательно подклю-

чить емкостный делитель напряжения,

тор без -контура

 

191

состоящий из конденсаторов С1 и С2, способствующий выполнению баланса фаз на частоте генерации. В генераторе (рис. 4.6) индуктивность L иногда может быть заменена резистором или параллельной цепью, состоящей из резистора и конденсатора.

Если стабильность кварцевого генератора все же оказывается недостаточной для некоторых специальных случаев, следует применить термостатирование кварцевого резонатора. Если даже получена хорошая температурная стабильность, остаются серьезные причины, способные изменить частоту генерации: временнûе нестабильности, старение, удары, вибрации и т.д. В тех случаях, когда стабильность термостатированных резонаторов не удовлетворяет предъявленным требованиям, можно применять только стандартные атомные частоты.

Помимо кварцевых резонаторов, находят применение и другие элементы акустоэлектроники в генераторах специального назначения. Для генерации сигналов низких частот можно использовать акустоэлектронные элементы, работающие на изгибных колебаниях, а также RC-цепи. Самое широкое распространение в современной электронике получили низкочастотные синусоидальные RC-генераторы.

4.1.3. Генераторы RC-типа (RC-генераторы)

В RC-генераторах в качестве частотно-избирательных цепей используютсяцепиобратнойсвязи, состоящиеизконденсаторовирезисторов. Вгенераторахмогутиспользоватьсяусилительныекаскады, инвертирующие и не инвертирующие сигнал. В первом случае RC-цепь обратной связи должна обеспечивать дополнительный фазовый сдвиг на 180 °, а во втором — ее фазовый сдвиг должен быть равен нулю. Значительное количество возможных RC-генераторов определяется большимисхемотехническими возможностямиRC-цепей.

На рис. 4.7 приведена принципиальная схема RC-генератора на инвертирующем усилительном каскаде. В цепи ПОС использован трехзвенный ФВЧ, сдвигающий фазу сигнала на 180 °. Поскольку максимальный фазовый сдвиг, вносимый одним таким звеном на частоте, близкой к нулю, стремится к 90 °, для получения сдвига в 180 ° RC-цепь должна содержать не менее трех последовательно включенных звеньев. В этом случае каждое звено на частоте гене-

192

Рис. 4.7. Генератор RC-типа на инвертирующем усилительном каскаде

рации f0 обеспечивает сдвиг в 60 °, при этом еще сохраняется приемлемый коэффициент передачи всего ФВЧ. Для четырехзвенного фильтра (который тоже иногда используется в RC-генераторах) фазовый сдвиг на частоте f0 для одного звена составляет 45 °. Четырехзвенные ФВЧ обладают меньшим затуханием сигнала на частоте генерации и для выполнения генератора требуют использования усилителя с меньшим коэффициентом усиления.

Обычно в RC-генераторах R1 = R2 = R3 и С1 = С2 = С3. При этом частота может быть определена как ƒ0 =1/ 2πRC 6 генера-

тора с трехзвенной цепью и ƒ0 =1/ 2πRC 10 / 7 — с четырехзвенной цепью ПОС. Сравнение этих формул показывает, что в генераторе с четырехзвенным RC-фильтром f0 выше.

На частоте f0 коэффициент обратной связи χ для трехзвенной RC-цепи равен 1/29, а для четырехзвенной — 1/18,4. Следовательно, возбуждение генератора будет происходить, если в устройстве Кu 29 в случае трехзвенного и Кu 18,4 в случае четырехзвенного ФВЧ.

Регулировка Кu в усилителе на ОУ осуществляется за счет изменения глубины ООС (обычно с помощью Rос). Кроме того, глубокая ООС в рассматриваемом RC-генераторе применяется для улучшения формы синусоидальных колебаний и снижения влияния элементов схемы на работу устройства.

Снижения затухания в цепях ПОС и улучшения других параметров генераторов можно достичь за счет использования так называемых прогрессивных цепочек. В таких цепочках используются

193