Условия возникновения генерации синусоидальных сигналов. Обзор генераторов гармонических колебаний. Схема моста Вина. Формулы расчета элементов генераторов. Разработка RC-генератора с фазовращателем на операционном усилителе с частотой генерации 2 кГц.
Электронными генераторами называются устройства, преобразующие электрическую энергию источника постоянного тока (источника питания) в энергию электрических колебаний заданных формы и частоты. Генераторы, формирующие синусоидальные колебания, называются генераторами синусоидальных, или гармонических колебаний. По принципу управления генераторы разделяются на две группы - генераторы с самовозбуждением (автогенераторы) и генераторы с внешним (независимым) возбуждением. Генераторы строятся на основе усилителей с цепями положительной обратной связи, которые работают в режиме самовозбуждения на фиксированной частоте. Автогенераторы, выполненные на основе схемы резонансного усилителя, часто называют автогенераторами типа LC, а автогенераторы, построенные на основе схемы усилителя на RC цепях,-автогенераторами типа RC или RC-генераторы.Их работа основана на принципе самовозбуждения усилителя, охваченного положительной обратной связью (рисунок 1). Коэффициент усиления и коэффициент передачи звена обратной связи приняты комплексными, т.е. учитывается их зависимость от частоты. В соответствии с формулами (1) и (2) коэффициент усиления схемы с ОС (генератора) может быть представлен в виде: (3) Равенство (4) будет иметь место только при выполнении двух условий: нулю должны быть равны как мнимая, так и действительная его части. Условие баланса амплитуд показывает, что для существования автоколебательного процесса ослабление сигнала, вносимое цепью обратной связи, должно компенсироваться усилителем.В зависимости от того, каким способом в генераторе обеспечивается условие баланса фаз и амплитуд, различают генераторы: 1) LC-генераторы, использующие в качестве частотно-зависимой цепи колебательный контур. 3) RC-генераторы, у которых частотно-зависимые цепи обратной связи представляют собой сочетание элементов R и С (мост Вина, двойной T-образный мост, сдвигающие RC-цепи др.). RC-генераторы основаны на использовании частотно-избирательных RC-цепей и выполняются по структурной схеме, приведенной на рисунке 1. Различают RC-генераторы с фазосдвигающими и мостовыми RC-цепями. Наибольшее распространение получили два типа фазосдвигающих цепей: так называемые лестничные (рисунок 4(а,б)) и мост Вина (рисунок 4(в)).Мост (цепочка) Вина (рисунок 4(в)) состоит из двух RC звеньев. Первое звено состоит из последовательного соединения R и С и имеет сопротивление: (12) Коэффициент передачи звена положительной обратной связи определяется выражением: (14) откуда после подстановки Z1 и Z2, найдем ?: (15) Поэтому мост Вина должен быть включен в цепь положительной обратной связи в усилитель, коэффициент усиления которого при разомкнутой цепи ОС должен быть не менее 3. В каскадах с общим эмиттером или с общим истоком сдвиг по фазе между входным и выходным сигналами равен 180°, что исключает их применение, т.к. в этом случае нарушается условие баланса фаз.RC-генератор с фазосдвигающей цепью показан на рисунке 6. Операционный усилитель и резистор R1 реализуют преобразователь ток-напряжение (ИНУТ), передаточное сопротивление которого равно R0. В качестве цепи обратной связи используется трехзвенная фазосдвигающая RC-цепь. Однозвенные RL или RC цепи вносят фазовый сдвиг величиной до 90° на звено (но не точно 90° - их фазовый сдвиг стремится к 90°, но никогда их не достигнет), и так как для возникновения колебаний необходим фазовый сдвиг 180°, то нужно использовать хотя бы два звена в конструкции генератора. Генераторы на основе сдвига фаз производят меньше искажений, чем генераторы на основе моста Вина, имея еще и хорошую стабильность частоты.В ходе выполнения курсовой работы были рассмотрены виды генераторов гармонических колебаний, определены условия для самовозбуждения генератора и приведены некоторые частные формулы для расчета рассмотренных генераторов.
В ходе выполнения курсовой работы были рассмотрены виды генераторов гармонических колебаний, определены условия для самовозбуждения генератора и приведены некоторые частные формулы для расчета рассмотренных генераторов.
Был рассчитан RC-генератор с фазовращателем на операционном усилителе. Полученное устройство может быть использовано как, RC-генератор с мощным выходным каскадом, частотой генерации
Данное устройство может быть использовано как RC-генератор с частотой генерации .
Список литературы
1. Хоровиц, П. Искусство схемотехники / П. Хоровиц, У. Хилл: пер. с англ. - 6-е изд. - М.: Мир, 2003. - 704 с., ил.
2. Гутников, В. Применение операционных усилителей в измерительной технике/ В.С. Гутников: 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1988. - 304 с: ил.
Размещено на
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
