6.5 Стабилизация частоты автогенератора

Стабильность частоты автогенератора является основным показателем качества его работы. Она оценивается показателем абсолютной нестабильности ∆ = max (ω(t) – ω_o).

Это максимальная величина разности между текущим значением частоты и заданным.

Относительная нестабильность: ;

Основные причины нестабильности:

1. Влияние внешней среды (температура и т.п.)

2. Нестабильность источников питания, R_нагр.

Возможные пути к увеличению стабильности:

1. Выбор элементов с термостабильными параметрами

2. Схемотехнические решения применяемые для термокомпенсации параметров

3. Использование термостатов

4. Использование кварцевого резонатора.

Частота резонанса кварцевого резонатора зависит только от геометрических размеров кварцевой пластинки и мало зависит от условий окружающий среды. Поэтому при использовании кварцевого резонатора можно достичь ε = 10^-6.

6.6 Импульсные устройства, генераторы и формирователи импульсов

Импульсные устройства имеют следующие преимуществами перед аналоговыми:

1. Точная и надежная обработка и передача информации.

2. Высокий КПД.

6.7 Виды и параметры импульсов:

По форме импульсов условно различают генераторы прямоугольных или трапецеидальных; треугольных импульсов, генераторы пилообразного напряжения.

6.7.1 Реальный импульс

Рис.6.15. График реального импульса

U_M – установившееся значение амплитуды импульсов;

t_Ф – длительность фронта импульсов (снимается между уровнями 0,1 и 0,9 U_M);

t_С - длительность среза, измеряется между аналогичными уровнями;

t_U – длительность импульса измеряется на уровне 0,1 амплитуды;

∆U_M - спад вершины – разность между максимальными установившимися значениями амплитуды;

T_M – период повторения импульсов;

- частота повторения импульсов;

- скважность импульсов;

- коэффициент заполнения импульсного сигнала.

6.7.2 Энергетические параметры импульсного сигала

1. Среднее значение в импульсе:

- напряжение за длительность импульса, ток и мощность аналогично;

2. среднее значение на периоде повторителя:

для прямоугольных: .

Основным элементом любого импульсного устройства является ключ.

Идеальный ключ имеет два устойчивых состояния: открыт – закрыт.

Переход между ними в идеальном ключе происходит мгновенно, под действием управляющего сигнала.

Первое устойчивое состояние: Ключ закрыт.

Рис.6.16. Принципиальная схема ключа

U_K = 0; P_K = I_K*U_K = 0;

Второе устойчивое состояние: Ключ открыт.

R_K =∞; U_K = E; P_K = I_K*U_K = 0;

Т.о во всех режимах работы мощность рассеиваемая на ключе = 0. Это определяет высокий КПД импульсных устройств. В реальном ключе сопротивление ключа в обоих случаях имеет конечное значение.

Время переключения в реальном ключе имеет конечное значение. Мощность рассеиваемая на ключе в этот момент ≠ 0, но тем не менее эта мощность во много раз меньше мощности выделяемой в нагрузку.

6.8 Генераторы импульсов

Различают генераторы с внешним запуском и автогенераторы. Генераторы с внешним запуском работают следующим образом: начало импульса определяются внешним управляющим сигналом, а длительность импульса определяются параметрами схемы.

Отсюда такой генератор называется формирователь импульсов.

Генератор с самовозбуждением (автогенератор) имеет внутреннюю положительную обратную связь, причем условия баланса амплитуды и фаз в таком генераторе должны выполняться в широком диапазоне частот, т.к. спектр импульсного сигнала практически бесконечен.

Импульсные устройства имеют 2 типа состояния равновесия:

1. Устойчивое равновесие – состояние, в котором схема может находиться сколь угодно долго до прихода управляющего сигнала.

2. Квазиравновесное состояние (состояние неустойчивого равновесия). В это состояние импульсное устройство входит под воздействием внешнего сигнала и выходит из него самопроизвольно через некоторое время τ, которое определяется параметрами схемы.

Различают три класса импульсных устройств:

1. Импульсные устройства, имеющие два устойчивых состояния равновесия.

Для формирования одного импульса необходимо два управляющих сигнала, так называемый триггерный режим работы

2. Имеет одно устойчивое состояние равновесия и одно квазиравновесное состояние. Для формирования одного импульса необходим один управляющий внешний сигнал. Такой режим работы называется одновибраторный или ждущий.

3. Устройство, имеющее два квазиравновесных состояния. Переход между ними осуществляется самопроизвольно, без управляющего сигнала. Такой режим работы называется мультивибраторным. К таким устройствам относятся все импульсные автогенераторы.

Устройства имеющие квазиравновесное состояние называются релаксаторами.