3.Розрахунок rc-автогенератора.

1. Розрахунок rc-автогенератора.

Генераторами гармонійних коливань називають електронні пристрої , які перетворюють енергію джерела постійного струму в енергію синусоїдних коливань заданої частоти та потужності. До складу таких генераторів входять активний елемент, частотно - вибіркова система зворотного зв’язку, а в разі необхідності – підсилювач потужності. Як активний елемент в генераторах використовують тунельні діоди, які мають відрізок від’ємного опору; транзистори та інтегральні підсилювачі (особливо ОП).

Для покращення форми кривої вихідної напруги частотно – незалежну гілку від’ємного незалежного зв’язку (ВЗЗ) у мості Віна звичайно виконують інерційно – нелінійного. Необхідний характер не лінійності забезпечується тоді, коли з ростом амплітуди сигналу зменшується опір або збільшується опір резисторів. Тому в якості резисторів використовується напівпровідник терморезистора. У якості інерційно – нелінійного резистора застосовують перехід витік – стік польового транзистора, на затвор якого подають випрямлену та згладжену вихідну напругу генератора.

Автоколивання виникають за умови, що коефіцієнт підсилення ОП заданий співвідношенням опорів резисторів, більший ніж три.

Сталі автоколивання в замкненому ланцюзі можливі тільки за умови точної рівності одиниці одиничного коефіцієнта петльового підсилення на частоті f₀ . Після виникнення автоколивань їхня амплітуда стабілізується в кінцевому рахунку на рівні, при якому за рахунок нелінійного елемента в петлі коефіцієнт зменшується до 1. Якщо не вжити спеціальних заходів, то згадана нелінійність проявиться в амплітудній характеристиці ОП, а форма автоколивань у такому випадку буде помітно відрізнятися від синусоїди.

При побудові генераторів із частотно – залежними ланцюгами, що забезпечують на частоті автоколивань зсув фази, рівний 0, - зручно використовувати потенціально – струмові різновиди селективних ланцюгів. Такі ланцюги призначені для використання разом із ОП, що мають малі вхідні та вихідні опори.

Розрахунок таких генераторів зводиться до вибору номіналів опорів та конденсаторів.

У моєму варіанті для забезпечення автоколивань (квазірезонансу) з частотою f₀ =25 кГц згідно з формулою для частоти роботи RC – генератора вибираємо опір R=5kOм (із ряду E24) типу МЛТ 0,25. Виходячи з попередньої формули. отримуємо:

4. Розрахунок компаратора.

Компаратори – це елементи порівняння, які широко ви­користовуються в системах контролю та автоматичного керу­вання. З його допомогою можна встановити який із сигналів більший чи коли сигнал досягне максимального значення.

Найпростішим компаратором є диференціальний підсилювач з великим коефіцієнтом посилення, побудований на основі транзисторів або операційних підсилювачів.

Компа­ратор, виконаний на базі ОП, порівнює вимірювану напругу із опорною напругою (наперед заданою). Опорна напруга є незмінною в часі,незмінної полярності, а вхідна напруга – змінюється. Коли вихідна напруга ОП змінює свій знак на протилежний (з на чи навпаки). Компаратор має ще назву “нуль-орган”, оскільки зміна полярності вихідної напруги (перемикання) відбувається за умови, що u_вх – U_оп = 0, де U_оп – опорна напруга.

Якщо на інвертувальний вхід подається синусоїдний сиг­нал (u_вх), а на неінвертувальний – постійна напруга (U_оп) додатної полярності, то вхідна напруга ОП . До моменту часу від t₁ до t₂ , тому . В проміжку часу від t₁ до t₂ , тому .

Компаратори для порівняння напруг однієї полярності ви­пускають у вигляді мікросхеми.

Основним показником операційних підсилювачів, що працюють в імпульс­ному режимі, є їх швидкодія, яка оцінюється затримкою спрацьовування та ча­сом зростання вихідної напруги.

В дані роботі потрібно обирати компаратор відповідно до ОП, а саме, щоб напруги живлення відповідала ОП 140УД10. В даному випадку я вибрав компаратор LM301A.