1. Теоретическая часть

1. Литературный обзор устройств данного класса.

Электронный генератор – это устройство, преобразующее электрическую энергию источника постоянного тока в энергию незатухающих электрических колебаний требуемой формы, частоты и мощности.

По принципу работы различают генераторы с самовозбуждением (автогенераторы) и генераторы с внешним возбуждением. Генераторы подразделяют на генераторы гармонических (синусоидальных) колебаний и импульсные (релаксационные) генераторы.

Являясь первоисточником электрических колебаний, автогенераторы широко используются в радиопередающих и радиоприемных (супергетеродинных) устройствах, в измерительной аппаратуре, в ЭВМ, в устройствах телеметрии и т.д.

Схемы автогенераторов обычно содержат усилительный элемент и колебательную систему, связанные между собой цепью положительной обратной связи.

Существуют различные схемы автогенераторов. Автогенераторы, построенные на основе резонансных усилителей, называют LC-генераторами, построенные на основе усилителей на резисторах – RC-генераторами.

Стабильность автогенератора очень важна, она оказывает большое влияние на стабильность и надежность работы устройства, использующего данный генератор.

Наиболее распространенным способом стабилизации частоты является использование кварцевого резонатора. При этом достигается очень высокая стабильность частоты генерируемых колебаний. Для стабилизации амплитуды генерируемого сигнала часто применяются стабилитроны.

В данной работе, для создания сигнала заданной частоты используется генератор тактовых импульсов с кварцевой стабилизацией частоты, он рассчитывается на высокую частоту, что также повышает стабильность его работы. Затем, с помощью делителя частоты, частота понижается и, для получения меандра, используется триггер со счетным входом. Для получения гармонических колебаний используется фильтр. Ограничитель на стабилитроне на выходе генератора тактовых импульсов обеспечивает стабилизацию амплитуды сигнала.

2. Анализ технического задания и синтез структурной схемы устройства.

Необходимо спроектировать генератор синусоидального сигнала со стабилизацией амплитуды и частоты колебаний с мощным оконечным каскадом, выполненным по бестрансформаторной схеме. Мощный оконечный каскад используется для получения в нагрузке заданной мощности.

Для генерации сигнала используется генератор тактовых импульсов. Затем с помощью фильтра выделяется первая гармоника, которая будет представлять собой синусоидальный сигнал с частотой, равной частоте тактовых импульсов, поступающих на вход фильтра.

Для стабилизации частоты используем в ГТИ кварцевый резонатор, для стабилизации амплитуды – ограничитель на стабилитроне и стабилизированный источник питания.

Для надежной работы ГТИ он рассчитывается на частоту около 1 МГц, которая затем понижается делителем частоты, в качестве которого используется специализированная микросхема. Для получения меандра используется триггер со счетным входом.

Для обеспечения заданных нелинейных искажений используем отрицательную обратную связь и фильтр 46 порядка.

Для усиления сигнала, поступающего с фильтра, до уровня, необходимого для “раскачки” усилителя мощности применяется предварительный каскад.

Структурная схема устройства будет выглядеть следующим образом (рис. 1.1):

Рисунок 1.1 - Структурная схема генератора

Разработка принципиальной схемы устройства

В данном устройстве, для создания колебаний стабильной частоты, используем ГТИ с кварцевым резонатором на 3-х инверторах.

Рисунок 1.2 – Схема ГТИ на 3-х инверторах

После ГТИ используется делитель частоты ИМС счетчика. В качестве фильтра будем использовать последовательное соединение полосовых фильтров 2-го порядка с параллельной обратной связью. Принципиальная схема полосового фильтра представлена на рис.1.3.

Рисунок 1.3 – Схема ПФ второго порядка

Для стабилизации амплитуды, перед фильтром ставим ограничитель амплитуды. После ограничителя ставим конденсатор, который отфильтровывает постоянную составляющую.

Рисунок 1.4 – Схема ограничителя амплитуды

Для усиления отфильтрованного сигнала применяется схема двухтактного усилителя мощности с предварительным усилителем в виде каскада с общим эмиттером, схемы которых приведены на рис 1.5, рис 1.6 соответственно.