89389

Применение интегральных усилителей: генераторы синусоидальных напряжений, релаксационные генераторы, стабилизаторы тока и напряжений

Доклад

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

По сути генераторы синусоидальных напряжений Генератором гармонических колебаний называют устройство создающее переменное синусоидальное напряжение при отсутствии входных сигналов. При жестком режиме для возникновения колебаний требуется внешний начальный сигнал. При наличии колебаний Запишем это условие в развернутом виде: где φ сдвиг по фазе для цепи прямой передачи для усилителя; сдвиг по фазе для цепи обратной связи...

Русский

2015-05-12

121.36 KB

0 чел.

Применение интегральных усилителей: генераторы синусоидальных  напряжений, релаксационные генераторы, стабилизаторы тока и напряжений.

ГЕНЕРАТОРЫ ГАРМОНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ(по сути генераторы синусоидальных напряжений)

Генератором гармонических колебаний называют устройство, создающее переменное синусоидальное напряжение при отсутствии входных сигналов. Генератор преобразует энергию источника постоянного напряжения в энергию переменного выходного сигнала.

Различают два режима возбуждения генератора. При так называемом мягком режиме колебания (сигнал на выходе) возникают после подключения генератора к источнику питания самопроизвольно. Мягкий режим называют также режимом самовозбуждения. При жестком режиме для возникновения колебаний требуется внешний начальный сигнал.

Обратимся к структурной схеме генератора с последовательной положительной обратной связью по напряжению (рис. 2.64). Эта схема аналогична ранее изученной соответствующей структурной схеме усилителя с отрицательной обратной связью. Аналогичны и обозначения величин.

откуда получаем условие самовозбуждения: К•β = 1.

При наличии колебаний

Запишем это условие в развернутом виде:

где φ — сдвиг по фазе для цепи прямой передачи (для усилителя);

\|/— сдвиг по фазе для цепи обратной связи.

Выражение | К • β|= 1 называют условием баланса амплитуд, а выражение φ + \|/ =2πn — условием баланса фаз.

Если условие самовозбуждения К • β= l выполняется только для одной частоты, то на выходе генератора поддерживается синусоидальное напряжение этой частоты (именно это характерно для генераторов гармонических колебаний). Если это условие выполняется для нескольких частот, то выходное напряжение оказывается несинусоидальным, в нём имеется несколько гармоник.

Из изложенного следует, что генератор гармонических колебаний должен содержать по крайней мере одну частотно-избирательную цепь, которая бы обеспечивала выполнение условия самовозбуждения на заданной частоте. В зависимости от вида частотно-избирательной цепи, ис-

пользующейся в генераторе, генератор относят к тому или иному типу. В так называемых LC-генераторах используются LС-цепи. В RС-генераторах используются RС-цепи. В кварцевых генераторах используют кварцевые резонаторы. В некоторых схемах совместно используются кварцевые резонаторы и LC-контуры. Существуют также генераторы с керамическими и механическими (электромеханическими) резонаторами.

2.9.1. RС-генераторы с мостом Вина

Мостом Вина обычно называют схему, приведенную на рис. 2.65.

При частоте входного сигнала, равной резонансной частоте f0, напряжение на выходе ивых равно нулю (при ненулевом входном напряжении ивх. Легко показать, что

Иногда мостом Вина называют схему, приведенную на рис. 2.66. На частоте f0 коэффициент передачи такой схемы β = ивых/ивх=1/3

Далее мостом Вина будем называть первую схему с конфигурацией, действительно характерной для мостовых схем, а схему на рис. 2.66 — упрощенным мостом Вина.

В реальных схемах генераторов для поддержания колебаний необходимо, чтобы на частоте колебаний напряжение иеых несколько отличалось от нуля. Поэтому реально мост работает с некоторым рассогласованием, когда отношение сопротивлений R1/R2— несколько отличается от 2 (более точно, R1/R2 > 2 ).

Для генераторов гармонических колебаний важной проблемой является автоматическая стабилизация амплитуды выходного напряжения. Если в схеме не предусмотрены устройства автоматической стабилизации, устойчивая работа генератора окажется невозможной. В этом случае после возникновения колебаний амплитуда выходного напряжения начнет постоянно увеличиваться, и это приведет к тому, что активный элемент генератора (к примеру, операционный усилитель) войдет в режим насыщения. В результате напряжение на выходе будет отличаться от гармонического. Схемы автоматической стабилизации амплитуды могут быть достаточно сложными и содержать, к примеру, несколько дополнительных операционных усилителей.

Изобразим схему генератора на операционном усилителе с очень простой схемой автоматической стабилизации амплитуды (рис. 2.67), которую обеспечивают диоды. Поясним их роль на следующем примере. Если по каким-

либо причинам амплитуда напряжения на выходе ивых увеличилась, то увеличится амплитуда полуволн тока, проходящих через диоды. Но это приведет к тому, что для каждого диода уменьшится дифференциальное сопротивление и сопротивление на постоянном токе для соответствующих моментов времени. Это эквивалентно уменьшению сопротивления в цепи между выходом операционного усилителя и его инвертирующим входом. Но такое уменьшение, как известно, приводит к уменьшению коэффициента усиления усилителя на основе ОУ, охваченного отрицательной обратной связью (ООС). В результате выходное напряжение уменьшится, возвратившись к исходному значению. Назначение потенциометра — регулирование амплитуды выходного напряжения.

Предыдущую схему можно представить так, как показано на рис. 2.68. Тогда становится очевидным, что пунктиром

обведен усилитель, представляющий из себя ОУ, охваченный цепью ООС и имеющий коэффициент усиления К. С помощью частотно-зависимой RС-цепи (упрощенный мост Вина) этот усилитель охвачен цепью положительной обратной связи. На частоте f0 коэффициент передачи упрощенного моста Вина β= 1/3. Следовательно, для соблюдения условия баланса амплитуд необходимо, чтобы К β>1, т. е. (пренебрегая прямым сопротивлением диодов D1 и D2)


т. е. получаем тот же результат, что и ранее, но более строго. При практическом применении подобных генераторов нагрузку часто желательно подключать через дополнительный так называемый буферный усилительный каскад.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

55468. Методические рекомендации к прохождению психологической практики студентами педагогических специальностей 83.5 KB
  Психологическая цель урока: 1 проектирование развития учащихся в пределах изучения конкретного учебного предмета и конкретного урока; 2 учет в целевой установке урока психологической задачи изучения темы и результатов достигнутых в предшествующей работе;...