схемотехника. Схемотехника_Слайды лекции № 9. Генераторы классификация генераторов По форме генерируемых колебаний различают
 Скачать 0.49 Mb.
|
|
ГЕНЕРАТОРЫ Классификация генераторов По форме генерируемых колебаний различают генераторы гармонических (синусоидальных) колебаний импульсные (релаксационные) генераторы. По принципу управления генераторы подразделяются на генераторы с самовозбуждением (автогенераторы), работающие в автоколебательном режиме; генераторы с внешним (независимым) управлением (возбуждением), режимом их работы управляют от внешнего источника переменного напряжения По виду избирательной цепи (по типу колебательной системы) различают LC –генераторы R С –генераторы генераторы с кварцевой стабилизацией частоты; генераторы с электромеханическими резонансными системами стабилизации частоты. Критерии оценки характеристик генераторов можно выделить следующие характеристики генераторов синусоидальных напряжений : диапазон рабочих частот; точность установки и стабильность частоты; выходная мощность; выходное сопротивление; неравномерность АЧХ; нелинейные искажения; способ управления работой генератора. Основными характеристиками являются диапазон рабочих частот, нелинейные искажения и неравномерность АЧХ. Коэффициент усиления по напряжению в случае положительной обратной связи : ( ) K K K U K F ⋅ β − = ⋅ β − ⋅ = 1 1 U ВХ ВЫХ , где β = U ОС / U ВЫХ Условия обеспечения ПОС в схеме : условие баланса фаз : φ = φ β + φ К = 2πn, n = 0, ±1, ±2 … При ООС φ = 180 0 , при ПОС φ = 0 0 (или 360 0 ). Баланс фаз определяет, что сигнал ОС должен быть в фазе с входным и на входе происходит их сложение. условие баланса амплитуд : β·K ≥ 1. Баланс амплитуд обеспечивает устойчивую генерацию. При проектировании генераторов необходимо обеспечить выполнение условия только на одной частоте: 1 – К 0 ·β = 0. Часто это условие называют критерием Баркгаузена Генератор синусоидальных колебаний Процесс установления синусоидальных колебаний в генераторе Условие установления стационарного режима в генераторе : |К 0 |·|β| = 1 Генераторы гармонических колебаний содержат цепь обратной связи второго или более высокого порядка, имеющую, как правило, резонансные характеристики. Генераторы импульсных колебаний – цепь обратной связи обычно имеет первый порядок. Структурная схема генератора УЭ – усилительный элемент, коэффициент усиления которого ИЧП – избирательный четырехполюсник (LC– или RC–генераторы) ЧП ОС – четырехполюсник обратной связи с коэффициентом передачи ( ) 2 1 2 3 U U U U j & & & & = = ω β = β ГЕНЕРАТОРЫ СИНУСОИДАЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ Схема LC–генератора Коэффициент усиления неинвертирующего усилителя : К 0 = 1+ R/R = 2. Для цепи ПОС с колебательным контуром: Z C = 1 / (jω·C); Z L = jω·L. Общее сопротивление контура в цепи ПОС: LC L j Z Z Z L C K 2 1 // ω − ⋅ ω = Выходное напряжение: ( ) K Z R I Z I U + ⋅ = ⋅ = & & & ОБЩ 2 Коэффициент передачи по цепи ПОС: ( ) LC R L j L j U U K ПОС 2 ВЫХ 1 ω − ⋅ + ⋅ ω ⋅ ω = = β Условие генерации β ПОС = 1, то есть К 0 ·β = 2 выполняется на частоте C L ⋅ = ω 1 Г Схема RC–генератора ОУ и резисторы R1, R2 реализуют усилитель с коэффициентом усиления: 1 2 1 1 2 1 0 R R R R R K + = + = Сопротивление конденсаторов цепи ПОС: Z C = 1 / (jω·C). Тогда общее сопротивление контура ПОС: ( ) C C Z R Z R I U Z // 2 ОБЩ + + = = & , т.о. ( ) ( ) 2 ОБЩ // // U Z R Z R Z R Z C C C ⋅ + + = где C C C Z R Z R Z R + ⋅ = // Коэффициент передачи по цепи ПОС: ( ) R Z Z R Z R Z Z R R Z R Z R Z C C C C C C C ОБЩ ПОС + + = + ⋅ + ⋅ ⋅ + = + ⋅ ⋅ = = β − − 3 1 1 2 1 1 2 2 1 2 Условие генерации β ПОС = 1/3, выполняется на частоте ( ) C R Г ⋅ = ω 1 при 2 1 2 = R R В схеме два вида ОС: ООС (резисторы R1, R2) задает K 0 ПОС (мост Вина) – частотно-избирательная цепь. Кварцевые генераторы В кварцевых генераторах в качестве элемента колебательного контура используется кристалл кварца (кварцевый резонатор), имеющий высокостабильную собственную резонансную частоту. Эквивалентная схема кварцевого резонатора Обладает двумя резонансными частотами: посл = Р = 1 √ ∙ ; пар = Р = ∙ || , где || = ∙ |