RC-генератор гармонических колебаний. Буханов В.М

Генераторы синусоидальных колебаний на ОУ

RC-генератор гармонических колебаний. Буханов В.М

Всем доброго времени суток! В предыдущих двух статьях я рассказал о построении генераторов на основе ОУ (статья про мультивибраторы здесь, про генераторы треугольного напряжения здесь). Ещё одним видом сигнала, который используются в радиотехнике и электронике является синусоидальный сигнал.

Для сборки радиоэлектронного устройства можно преобрески DIY KIT набор по ссылке.

Для формирования синусоидального сигнала применяются различные схемы генераторов и формирователей, рассмотрение которых в данной статье не представляется возможным.

Как происходит формирование синусоидальных колебаний?

Любой генератор (не только синусоидальных колебаний) представляет собой замкнутую цепь, состоящую из усилителя и селективной цепи (частотно-избирательная цепь). Причем селективная цепь включена в цепь ПОС (положительная обратная связь) усилителя, где могут быть включены дополнительные усилители.

Допустим, на вход селективной цепи поступает сигнал, состоящий из большого количества синусоидальных колебаний (гармоник).

Проходя через селективную цепь, колебания ослабляются (происходит уменьшение амплитуды) в различной степени, а также происходит изменение фазы данных колебаний.

В результате на вход усилителя с выхода селективной цепи поступают синусоидальные сигналы с различными уровнями амплитуды и фазовыми сдвигами, где происходит их усиление для компенсации ослабления селективной цепью.

Так как селективная цепь пропускает без изменения фазы только гармонику определённой частоты, то после усилителя на вход селективной цепи поступит та же гармоника с такой же амплитудой и фазой, которую пропускает селективная цепь, а остальные гармоники будут с изменёнными амплитудами и фазами сигнала. В результате сложения исходного сигнала и сигнала поступающего с выхода усилителя только у гармоники, на частоту которой настроена частотно-избирательная цепь, будет происходить значительное увеличение амплитуды.

Из всего выше сказанного можно сделать вывод, что петлевое усиление схемы должно быть не меньше единицы (в идеальном случае равно 1), а полный фазовый сдвиг схемы равен нулю.

Схем генераторов синусоидальных или как их ещё называют гармонических колебаний, существует большое количество, рассмотреть которые в одной статье не представляется возможным. Поэтому ограничимся лишь некоторыми из них, которые построены на ОУ и RC-цепочках.

Генератор синусоидальных колебаний на основе моста Вина

Генератор синусоидальных колебаний на основе моста Вина или просто генератор Вина является одним из самых распространённых RC-генераторов синусоидальных колебаний. Схема данного генератора показана на рисунке ниже

Схема генератора Вина на основе ОУ.

Генератор Вина состоит из ОУ DA1, который охвачен ООС (отрицательная обратная связь) посредством резисторов R1 и R2, а также ПОС (положительная обратная связь) с помощью частотно-избирательной цепи R3C1R4C2.

Частотно-избирательная цепь R3C1R4C2 называется мостом Вина, от названия которого и получил наименование генератор данного типа.

Данный мост состоит из последовательно включённых дифференцирующей цепи R4C2 и интегрирующей цепи R3C1. Как известно для генерирования сигнала мост Вина должен обеспечить нулевой фазовый сдвиг сигнала.

Это обеспечивается равенством постоянной времени интегрирующей цепи R3C1 и дифференцирующей цепи R4C2

Тогда частота, при которой будет сдвиг фаз равный нулю, определяется следующим выражением

При данном условии коэффициент передачи цепи ПОС будет равен 1/3. Поэтому для того чтобы компенсировать данное условие коэффициент передачи цепи ООС должен быть равен 3, то есть

Генератор с мостом Вина обеспечивает выходной синусоидальный сигнал с небольшими искажениями – порядка 0,05 %.

Однако у данного типа генератора существует серьёзная проблема в том, что для получения качественного синусоидального сигнала необходимо обеспечить точные соотношения резисторов в цепи ООС R1 и R2, то есть обеспечить коэффициент передачи цепи равный трём (β = 1/3).

Так если β < 1/3 то возникшие колебания будут с сильными искажениями, а в случае β > 1/3 даже если и возникнут колебания их амплитуда будет постепенно уменьшаться и со временем станет равной нулю. Поэтому для стабилизации работы генератора Вина применяют различные автоматические системы стабилизации амплитуды.

Улучшение параметров генератора Вина

Как указывалось выше оптимальное значение коэффициента передачи ООС (β = 1/3) обеспечить практически невозможно, поэтому применяют системы автоматической стабилизации амплитуды. Данная система работает так чтобы воздействовать на коэффициент передачи схемы и при заданной частоте стабилизировать колебания при небольших искажениях.

В основе систем стабилизации амплитуды лежат свойство нелинейных элементов под действием напряжения изменять своё внутренне сопротивление. Одна из простейших схем стабилизации содержит два полупроводниковых диода включённых в цепь ООС

Схема генератора Вина на ОУ с простейшей системой автоматической стабилизации амплитуды.

В данной схеме последовательно с резистором обратной связи R2 включены два диода VD1VD2 по встречно-параллельной схеме, чем обеспечивается стабилизация амплитуды положительной и отрицательной полуволн синусоидального сигнала.

Как известно p-n-переход диода имеет динамическое сопротивление, имеющее обратную зависимость от протекающего через диод тока

где 26 (мВ) – температурный потенциал p-n-перехода,

IД (А) – мгновенное значение тока протекающего через диод.

Таким образом, коэффициент передачи цепи ООС будет определяться следующим выражением

При возрастании амплитуды выходного напряжения, ток, протекающий через диод, увеличивается, как следствие уменьшается динамическое сопротивление диода, и возрастает коэффициент передачи цепи ООС, тем самым уменьшая амплитуду выходного напряжения.

При реализации данной схемы величину резистора R2 следует брать несколько меньшей, чем в схеме без стабилизации амплитуды, чтобы β < 1/3, тем самым создаются условия для гарантированного возникновения колебаний.

Генератор синусоидальных колебаний с фазосдвигающими RC-цепями

Ещё одним видом генератора синусоидальных колебаний является генератор на фазосдвигающих цепочках.

Схем генератора данного типа существует несколько разновидностей, в их основе лежат лестничные RC-цепи, которые обеспечивают сдвиг фазы для генерируемой частоты на 180°.

Что с учётом инвертирующего усилителя, который также обеспечивает сдвиг фазы сигнала на 180°, получаем суммарный сдвиг фазы сигнала 0°. Количество звеньев лестничной цепи может быть любое количество, но не менее трёх.

Генераторы синусоидальных колебаний на фазосдвигающих цепочках.

Так же как и в случае с мостом Вина лестничные цепи ослабляют сигнал, поэтому коэффициент усиления ОУ должен компенсировать данное ослабление. Чтобы не углубляться в вывод расчётных формул приведу основные соотношения в различных типах генераторах со сдвигающими лестничными цепями.

Для схемы на рисунке А

Для схемы на рисунке Б

Для схемы на рисунке В

Так же как и в генераторе Вина основной проблемой является обеспечение стабильности амплитуды. Решением данной проблемы является использование в схеме автоматической стабилизации амплитуды путём введения нелинейных сопротивлений в цепь ООС ОУ. Простейшим таким стабилизатором амплитуды является сборка из двух встречно-паралелльных полупроводниковых диодов

Схема генератора на фазосдвигающих цепочках с амплитудным ограничителем в цепи ООС.

Кроме показанных генераторов синусоидальных сигналов в современной электронике находят применения методы выделения нужного синусоидального колебания из более сложного, например, из треугольного или прямоугольного посредством разложения его в ряд Фурье. Однако данная тема более сложная в изучении и поэтому является темой другой статьи, которая обязательно появится на моём блоге.

Теория это хорошо, но без практического применения это просто слова.Здесь можно всё сделать своими руками.

Источник: https://www.electronicsblog.ru/usilitelnaya-sxemotexnika/generatory-sinusoidalnyx-kolebanij-na-ou.html

RC-ГЕНЕРАТОРЫ

RC-генератор гармонических колебаний. Буханов В.М

Макеты страниц

Рассмотренные выше схемы LC-генераторов оказываются малопригодными для генерирования низкочастотных колебаний, поскольку для настройки контура на такие частоты приходится применять катушки и конденсаторы с большими обладающие значительными габаритами и весами; собранные на них контуры оказываются низкодобротными и практически не перестраиваемыми по диапазону. Эти обстоятельства и послужили причиной разработки .С-генераторов синусоидальных колебаний, содержащих только резисторы и емкости С. Индуктивности, а значит, и колебательные контуры в RС-генераторах отсутствуют.

Структурная схема RС-генератора соответствует рис. 4.3; она содержит усилитель и цепь положительной обратной связи, причем параметры схемы подбираются такими, чтобы необходимые для генерирования колебаний условия баланса амплитуд и фаз выполнялись на одной частоте. Усилители во всех случаях резистивные.

Рис. 4.48

Генератор с мостом Вина — наиболее распространенный тип С-генератора. Основу его составляет последовательно параллельная RС-цепочка, включенная в цепь обратной связи усилителя (рис. 4.48 а). Сопротивления последовательной и параллельной

частей цепочки соответственно Поэтому комплексный коэффициент обратной связи

Величина достигает наибольшего значения когда мнимая часть знаменателя обращается в нуль, т. е. на частоте

Выражение (4.234) можно записать как

где

Зависимость (4.236) сходна с зависимостью параллельного колебательного контура с добротностью, равной 1/3. На рис. 4.486 построены частотная и фазовая характеристики, соответствующие (4.236).

Схема рис. 4.48а будет автогенератором в случае выполнения условий баланса амплитуд фаз. Для выполнения первого условия коэффициент усиления усилителя должен быть

Для выполнения второго условия на частоте сдвиг фаз в усилителе должен быть Поскольку в резистивном усилителе сдвиг фаз в одном каскаде составляет 180°, необходимость выполнения этого условия заставляет применять двухкаскадный усилитель. Получение в таком усилителе затруднений не вызывает.

Рассмотренный генератор имеет очень низкую стабильность частоты, так как при эквивалентной добротности цепи ее фазовая характеристика оказывается очень пологой.

На практике для увеличения стабильности частоты цепь обратной связи усложняют, добавляя к последовательно-параллельной RC-цепи положительной обратной связи цепь отрицательной обратной связи, показанную пунктиром на рис. 4.48а. Совместно эти цепи образуют мост Вина.

Выходное напряжение усилителя подается на одну диагональ моста напряжение с другой диагонали подается на вход усилителя На частоте напряжения находятся в фазе с Так как во входной цепи усилителя включено навстречу напряжение и коэффициент обратной связи

при добавлении цепи уменьшается, что означает необходимость соответствующего увеличения коэффициента усиления усилителя

На рис. 4.49а построены, начиная с векторные диаграммы последовательно-параллельной С-цепочки и моста Вина для частоты Покажем, что мост Внна позволяет существенно увеличить стабильность частоты генератора. Предположим, что по какой-то причине в усилителе появился небольшой

сдвиг фаз Это приведет к изменению частоты при котором Приблизительно где с — крутизна характеристики Поэтому

Чем больше крутизна фазовой характеристики тем выше фиксирующая способность рассматриваемой системы, т. е. тем меньше изменение частоты

Рис. 4.49

На рис. 4.49б для частоты немного большей построена векторная диаграмма RC-цепи, а на рис. 4.49 в приведена векторная диаграмма моста Вина. Здесь сдвиг фаз в -цепочке, а в схеме моста. Очевидно, При небольших , а значит, в

Принимая получаем

Следовательно, введение цепи отрицательной обратной связи позволяет увеличить стабильность частоты генератора в раз. Так, при переходе от к стабильность частоты увеличивается более чем в 100 раз.

Остановимся на вопросе получения синусоидальных колебаний в генераторе с мостом Вина. Для возбуждения колебаний в исходном состоянии генератора нужно выбрать (с учетом действия цепи отрицательной обратной связи).

Когда амплитуда нарастающих колебаний превысит (рис. 4.

50а), начнет сказываться нелинейность усилителя, в результате чего выходной ток и напряжение искажаются, становясь негармоническими, средний по первой гармонике коэффициент передачи усилителя в большинстве случаев уменьшается (рис. 4.50б). При

некоторой амплитуде величина уменьшается до в схеме установятся стационарные колебания с определенными искажениями.

Для получения в RC-генераторах почти гармонических колебаний используются нелинейные инерционные сопротивления (терморезисторы), рассмотренные в § 2.4. В схеме генератора рис. 4.48а полупроводниковый терморезистор включают вместо или металлический — вместо

Рис. 4.50

В первом случае по мере возрастания амплитуды увеличивается амплитуда переменного тока, протекающего через цепь При этом сопротивление полупроводникового терморезистора на рис. 2.

13) уменьшается и все большая часть напряжения падает на В итоге отрицательная обратная связь увеличивается, снижая коэффициент усиления усилителя (пунктирная линия на рис. 4.506).

При соответствующем подборе элементов схемы величина уменьшается до при амплитуде В результате устанавливаются стационарные колебания амплитуды при которой искажения отсутствуют: нелинейность активного элемента еще не сказывается, а инерционный элемент искажений не создает.

Такой же эффект достигается при включении металлического терморезистора (с характеристикой на рис. 2.13) вместо . RC-генератор с мостом Вина является основным элементом многочисленных лабораторных генераторов, работающих в диапазоне частот от 20 Гц до Во избежание снижения стабильности частоты RС-генераторов в них следует применять активные элементы с большими входными сопротивлениями.

Источник: http://scask.ru/n_book_tnec.php?id=61

4.1. Генераторы гармонических колебаний

RC-генератор гармонических колебаний. Буханов В.М

Генераторы гармонических колебаний представляют собой устройства из частотно-избирательной цепи и активного элемента. По типу частотно-избирательной цепи они делятся на LC- и RC-генераторы.

Генераторы LC-типа имеют сравнительно высокую стабильность частоты колебаний, устойчиво работают при значительных изменениях параметров транзисторов, обеспечивают получение колебаний, имеющих малый коэффициент гармоник. В генераторах LC-типа форма выходного напряжения весьма близка к гармонической.

Это обусловлено достаточно хорошими фильтрующими свойствами колебательного контура. К недостаткам LC-генераторов относятся трудности изготовления высоко-стабильных температурно-независимых катушек индуктивности, а также высокая стоимость и громоздкость последних.

Это особенно проявляется при создании низкочастотных автогенераторов, в которых даже при применении ферромагнитных сердечников габаритные размеры, масса и стоимость получаются значительными.

Базовые схемы LC-генераторов показаны на рис. 8.1 [53]. Схему на рис. 8.1, a называют индуктивной трехточкой или схемой Хартлея, на рис. 8.1,6 — емкостной трехточкой или схемой Колпитца.

Для обеих схем с помощью резисторов Rl, R2 и Re устанавливается необходимый режим по постоянному току. Конденсаторы СЬ и Се — блокировочные, конденсатор С называют конденсатором связи.

Частота автоколебаний для обеих схем в первом приближении определяется известной формулой

(8.1)

Для схемы Колпитца

(8.2)

Для всех автогенераторов условиями возникновения автоколебаний является наличие положительной обратной связи при коэффициенте усиления равном или большим 1. Для схемы Хартлея эти условия обеспечиваются за счет транзисторного каскада, выбора коэффициента трансформации и соответствующего включения обмотки связи.

Положительная обратная связь в генераторе Колпитца обеспечивается за счет того, что сигнал обратной связи поступает с такого зажима колебательного контура, при котором сигнал обратной связи на базе транзистора совпадает по фазе с переменным сигналом на коллекторе.

Коэффициент передачи цепи обратной связи при этом определяется коэффициентом передачи емкостного делителя, образованного конденсаторами С1 и С2. При выполнении указанных условий устройство самовозбуждается. Процесс самовозбуждения происходит следующим образом. При включении источника питания конденсатор колебательного контура, включенного в коллекторную цепь, заряжается.

В контуре возникают затухающие колебания, которые одновременно передаются на управляющие электроды транзистора по цепи положительной обратной связи. Это приводит к пополнению энергией LC-контура и колебания превращаются в незатухающие.

Выполним моделирование автогенератора Колпитца (рис. 8.2), схема которого заимствована из каталога программы EWB 4.1 (схемный файл 2m-oscil.ca4). В отличие от базовой схемы (рис. 8.1, б) она выполнена на эмиттерном повторителе.

Рис. 8.2. Генератор Колпитца

Расчеты по формулам (8.1) и (8.2) для схемы на рис. 8.2 дают: С2=1мкФ;

Из осциллограмм на рис. 8.3 видно, что результаты моделирования крайне неутешительны. Во-первых, период колебаний, отсчитывемый с помощью визирных линеек и равный Т2-Т1=7,34 мс, заметно больше теоретического — 6,28 мс. Во-вторых, форма колебаний далеко не синусоидальная.

Такие результаты можно объяснить слишком сильной связью колебательного контура с усилительным каскадом. В пользу этого утверждения свидетельствует и тот факт, что двойная амплитуда выходного сигнала практически равна напряжению источника питания 6 В.

Для возможности управления взаимодействием колебательного контура с транзисторным каскадом введем конденсатор связи С (рис. 8.4).

Результаты моделирования схемы на рис. 8.4 приведены на рис. 8.5, из которого видно, что форма колебаний существенно улучшилась и действительно стала синусоидальной. При этом период колебаний 6,144 мс практически равен теоретическому значению.

Из проведенных экспериментов видно, насколько велика роль правильного выбора взаимодействия колебательного контура со снабжающим его энергией усилительно-согласующим устройством. В технической литературе для этого введен термин «коэффициент регенерации».

Этот безразмерный коэффициент показывает, во сколько раз может быть уменьшена добротность колебательной системы по сравнению с ее исходным значением (за счет вносимых по цепи обратной связи потерь), чтобы автогенератор оказался на границе срыва колебаний.

Для низкочастотных генераторов этот коэффициент выбирают равным 1,5… 3.

Рис. 8.4. Генератор Колпитца с конденсатором связи

Особо следует сказать о блокировочных конденсаторах СЬ и Се в базовой и эмиттерной цепях. При достаточно глубокой обратной связи и неправильно подобранных емкостях этих конденсаторов может возникать прерывистая генерация или автомодуляция.

В этом случае амплитуда колебаний будет иметь переменное значение или уменьшаться до нуля.

Прерывистая генерация обусловлена тем, что при определенных условиях напряжение автоматического смещения вследствие заряда конденсаторов СЬ и Се может приблизиться к амплитуде напряжения обратной связи, за счет чего транзистор запирается и колебательный контур перестанет пополняться энергией.

В итоге автоколебания быстро затухнут и возникнут снова только после разряда этих конденсаторов. Затем процесс нарастания амплитуды, заряда конденсаторов и срыва автоколебаний повторится. Поэтому цепи, обеспечивающие автоматическое смещение, приходится, как правило, подбирать при настройке.

Перестройку частоты LC-генераторов обычно осуществляют изменением емкости конденсатора колебательного контура. При этом изменяется и добротность контура из-за изменения соотношения L/C, что может вызвать изменение режима работы автогенератора. Изменение емкости обычно производят механическим путем или с помощью варикапа, изменяя напряжение смещения.

На практике находят применение также LC-генераторы с использованием элементов с отрицательным сопротивлением. В качестве примера рассмотрим схему такого генератора, показанную на рис. 8.6 [30].

Он содержит эмиттерный повторитель на транзисторе VT1, который предназначен для регулировки выходного напряжения генератора путем изменения напряжения на его базе с помощью резисторов R1 и R2.

Собственно генератор состоит из колебательного контура Lk, Ck и двух полевых транзисторов VT2 и VT3 с каналами разной проводимости, которые обладают участком с отрицательным дифференциальным сопротивлением.

Приведенная в [30] вольтамперная характеристика такого гибрида на отечественных полевых транзисторах КПЗОЗ и КП103 имеет форму несимметричного колоколообразного импульса с вершиной при напряжении 3 В (ток 2 мА) и практически нулевым током при напряжении 8 В.

Следовательно, после включения питания, когда напряжение на конденсаторе Ск достигает 3 В, начинается резкое увеличение шунтирующего этот конденсатор сопротивления, в результате чего увеличивается скорость заряда конденсатора. Во второй фазе, когда при разряде конденсатора напряжение на нем достигает 8 В, скорость его разряда увеличивается и после достижения значения 3 В начинается форсированный разряд. Таким образом, колебательный контур в результате получает как бы два толчка в течение каждого периода колебаний, что приводит в конечном итоге к возникновению незатухающих колебаний.

Частота колебаний генератора на рис. 8.6 в первом приближении определяется

выражением (8.1) и составляет

Посмотрим, насколько это соответствует результатам моделирования, представленным на рис. 8.7. Из осциллограммы видно, что период колебаний составляет 12,48 мс, что соответствует частоте колебаний 80,12 Гц, практически совпадающей с теоретическим значением.

Рис. 8.6. Схема низкочастотного LC-генератора

Перейдем к рассмотрению RC-генераторов. Генераторы такого типа достаточно просты в реализации, дешевы, имеют малые габариты и массу. Однако стабильность частоты колебаний в них значительно ниже, чем в LC-генераторах.

Форма колебаний несколько отличается от синусоидальной и существенно изменяется в зависимости от значений параметров активного элемента и цепи обратной связи. Эти недостатки не позволяют применять их в схемах, где необходимо получать высокую точность и стабильность частоты колебаний, а также удовлетворительную форму выходного напряжения.

В устройствах, где к этим параметрам не предъявляются жесткие требования, низкочастотные RC-генераторы используются достаточно широко.

В RC-генераторах обратная связь осуществляется за счет RC-цепей, обладающих избирательными свойствами и обеспечивающих на одной определенной частоте выполнение условий возбуждения колебаний. В этих генераторах выходное напряжение практически повторяет форму коллекторного тока транзистора. Поэтому они не могут работать с отсечкой тока и имеют сравнительно низкий КПД.

Избирательным ЕС-цепям присуща невысокая добротность. Поэтому для получения синусоидальных колебаний с малым уровнем гармоник приходится вводить неглубокую обратную связь.

При этом активный элемент должен иметь небольшую нелинейность, чтобы в момент возникновения автоколебаний коэффициент усиления оставался больше единицы и тем самым при любых изменениях параметров схемы обеспечивались условия самовозбуждения.

RC-автогенераторы выполняют на основе однокаскадных и многокаскадных усилителей. В однокаскадных автогенераторах выход усилителя соединяется со входом через RC-цепи, обеспечивающие фазовый сдвиг 180° на рабочей частоте. Такие генераторы обычно выполняют на фиксированную частоту, их иногда называют цепочечными RC-генераторами.

В автогенераторах, выполненных на основе многокаскадных усилителей, применяют как усилители переменного тока, так и усилители постоянного тока на ОУ.

При использовании усилителей переменного тока число каскадов выбирают четным (обычно используют двухкаскадные усилители).

Такой усилитель вносит близкий к нулю фазовый сдвиг между входным и выходным сигналами, поэтому цепь обратной связи, соединяющая выход со входом, должна обеспечивать на частоте автоколебаний нулевой фазовый сдвиг.

Обычно в таких генераторах в качестве цепей обратной связи используют частото-избирательные мостовые схемы, допускающие перестройку частоты в достаточно широких пределах.

Цепочечные автогенераторы должны иметь цепь обратной связи,обеспечивающую фазовый сдвиг 180° на частоте автоколебаний. Для получения такого сдвига требуется не менее трех RC-цепей.

Действительно, каждое RC-звено в самых идеальных условиях обеспечивает фазовый сдвиг на угол, меньший 90°; следовательно, два звена дают фазовый сдвиг, меньший 180°. На рис. 8.

8, а приведена схема цепочечного генератора, выполненного на четырехзвенной RC-цепи и транзисторном каскаде ОЭ. Согласно [30] частота колебаний генератора на рис. 8.8, а определяется по формуле:

(8.3)

Обратимся теперь к результатам моделирования, представленным на рис. 8.8, б, откуда видно, что период колебаний выходного сигнала составляет 315 мс, что существенно отличается от расчетного значения (T=l/f„=461,5 мс).

В связи с этим уместно заметить, что аналитические выражения для частоты колебаний RC-генераторов имеют весьма ориентировочный характер. Приведем два примера.

Для расчета частоты колебаний используем две разные формулы для RC-генератора с трехзвенной фазосдвигаю-щей цепью из работ [48, 53], с помощью которых для схемы на рис. 8.8, а получим:

(8.4)

(8.5)

Из приведенных результатов видно, что для рассматриваемой схемы более подходит результат, полученный с помощью формулы (8.4) из работы [48]. Проведем дополнительные испытания модели с трехзвенной цепочкой на рис. 8.9,а. Из приведенных на рис. 8.

9, б результатов испытаний видно, что период колебаний RC-генерато-ра с трехзвенной цепочкой (515 мс) является чуть ли не средним арифметическим между результатами, полученными по формулам (8.3) и (8.5).

Таким образом, и в этом случае имеются существенные расхождения результатов моделирования и расчета, причем более существенными являются расхождения между расчетными значениями с использованием различных расчетных соотношений для одной и той же схемы.

Это позволяет сделать вывод, что аналитические выражения для RC-генерато-ров имеют очень приближенный (действительно, ориентировочный) характер.

Контрольные вопросы и задания

1. При каких условиях усилительное устройство, охваченное обратной связью, может превратиться в автогенератор?

2. Для схемы генератора на рис. 8.2 установите путем моделирования зависимость формы генерируемого сигнала от соотношения емкости конденсаторов С1 и С2. При варьировании емкостей этих конденсаторов обеспечьте постоянство частоты колебаний, т.е. эквивалентной емкости контура С„.

3. В схеме генератора на рис. 8.4 путем изменения емкости конденсатора связи С установите граничные условия надежного самовозбуждения генератора без ухудшения формы генерируемых сигналов (определяется визуально).

4. Исследуйте в генераторе на рис. 8.6 влияние на форму сигнала, его амплитуду и частоту напряжения на базе транзистора (устанавливается изменением сопротивления резисторов Rl, R2) и емкости блокировочного конденсатора Се.

5. Используя материалы гл. 4, получите вольтамперную характеристику применяемого в схеме на рис. 8.6 гибридного компонента на моделях полевых транзисторов типа Ideal.

6. Исследуйте зависимость формы сигнала, частоты колебаний и надежности запуска RC-генератора на рис. 8.8 и 8.9 от напряжения питания Ucc.

Источник: http://riostat.ru/elektron_sistem/2-8-1.php

Генераторы гармонических колебаний (стр. 1 из 2)

RC-генератор гармонических колебаний. Буханов В.М

Енергодарський інститут державного та муніципального управління імені Р.Г. Хеноха

Класичний приватний університет

«Отримано»

Реєстраційний №

Дата отримання «»2008р.

«Відправлено з зауваженнями»

Реєстраційний №

Дата отримання «»2008р.

«Отримано повторно»

Реєстраційний №

Дата отримання «»2008р.

РЕФЕРАТ

З дисципліни «Основи електротехніки і електроніки»

На тему «Генератори гармонійних коливань»

Виконав (ла) студент (ка)

ІІIкурсу, групи ЗИ — 617

Вільчак Володимир Федорович

м. Енергодар, 2009р.

План

Введение

1. Генераторы гармонических колебаний

2. Генератор LC-типа

3. RC- генератор с последовательно- параллельной RC-цепью

4. Схема генератора RC — типа с фазосдвигающей цепью

Вывод

Список использованной литературы

Введение

Колебаниями называются движения или процессы, которые характеризуются определенной повторяемостью во времени. Колебательные процесс широко распространены в природе и технике, например качания маятника часов, переменный электрический ток и т.д.

Физическая природа колебаний может быть разной, поэтому различают колебания механические, электромагнитные и другие. Однако различные колебательные процессы описываются одинаковыми характеристиками и одинаковыми уравнениями.

Колебания называются свободными (или собственными), если они совершаются за счет первоначально совершенной энергии при последующем отсутствии внешних воздействий на колебательную систему (систему, совершающую колебания). Простейшим типом колебаний являются гармонические колебания — колебания, при которых колеблющаяся величина изменятся со временем по закону синуса (косинуса).

Генератором гармонических колебаний называют устройство, создающее переменное синусоидальное напряжение при отсутствии входных сигналов. В схемах генераторов всегда используется положительная обратная связь. Различают аналоговые и цифровые генераторы.

Для аналоговых 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 (например, операционный усилитель) войдет в режим насыщения. В результате напряжение на выходе будет отличаться от гармонического.

Схемы автоматической стабилизации амплитуды достаточно сложны.

1. Генераторы гармонических колебаний

Генераторы гармонических колебаний представляют собой электронные устройства, формирующие на своем выходе периодические гармонические колебания при отсутствии входного сигнала. Генерирование выходного сигнала осуществляется за счет энергии источника питания. Со структурной точки зрения генераторы представляют собой усилители электрических сигналов, охваченные ПОС.

Внешний входной сигнал отсутствует. На входе усилителя действует только выходной сигнал ОС UOC. А на входе ОС действует UВХОС=UВЫХ. Поэтому коэффициент усиления такой схемы

Условием, обеспечивающим наличие сигнала на выходе генератора при отсутствии внешнего входного сигнала является К→ ∞,то есть

При выполнении этого условия любой усилитель, охваченный ПОС становится генератором, на выходе его появляются колебания, независимые от входного сигнала (автоколебания). Явление возникновения автоколебаний в усилителе называется самовозбуждением.

Условие возникновения автоколебаний можно разделить на две составляющие:

1) Условие баланса амплитуд: К∙β=1. Физический смысл: результирующее усиление в контуре, состоящем из последовательного соединения усилителя и цепи ОС должно быть равно единице.

Если цепь ОС ослабляет сигнал, то усилитель должен на 100% компенсировать это ослабление.

То есть если в любом месте разорвать контур ПОС и на вход подать сигнал от внешнего источника, то пройдя по контуру К∙βс выхода разрыва цепи ОС вернется сигнал точно такой же амплитуды, что был подан на вход разрыва.

2) Условие баланса фаз: arg(K·β)=0. Физический смысл: результирующий фазовый сдвиг, вносимый усилителем и цепью ОС должен быть равен нулю (или кратен 2π). То есть при подаче сигнала на разрыв, вернувшийся сигнал будет иметь точно такую же фазу. При выполнении этого условия ОС будет положительна.

Для существования автоколебаний необходимо одновременное выполнение этих условий. Если эти условия выполняются не для одной частоты, а для целого спектра частот, то генерируемый выходной сигнал будет сложным (не гармоническим).

Для обеспечения синусоидальности выходного сигнала генератор должен генерировать сигнал только одной единственной частоты. Для этого необходимо, чтобы условия возникновения автоколебаний выполнялись для единственной частоты, которая и будет генерироваться. Для этого делают К или βчастотно-зависимыми.

Как правило βимеет максимум β0на некоторой частоте ω0. Поэтому на ω0и коэффициент усиления будет иметь максимум К0. Величины К0 и β0обеспечивают такими, чтобы они удовлетворяли условиям возникновения автоколебаний.

Тогда при отклонении частоты от ω0 и условия возникновения автоколебаний выполнятся не будут, что приведет к затуханию колебаний этой частоты и на выходе генератора будут только гармонические колебания частоты ω0.

В зависимости от того, каким способом в генераторе обеспечивается условие баланса фаз и амплитуд, различают генераторы:

1) RC-типа;

2) LC-типа.

2. Генератор LC-типа

Такой генератор строят на основе усилительного каскада на транзисторе, включая в его коллекторную цепь колебательный LC-контур. Для создания ПОС используется трансформаторная связь между обмотками W1

(имеющей индуктивность L) и W2 (рис. 2.1).

Рис. 2.1 — Генератор LC-типа

Напряжение U2является напряжением ОС. Оно связано с напряжением первичной обмотки W1коэффициентом трансформации:

Коэффициент трансформации в данном случае является коэффициентом передачи ОС, показывая какая часть напряжения

передается на вход. Для выполнения баланса амплитуды на частоте ω0должно выполнятся равенство

Из этого условия рассчитывается необходимое число витков вторичной обмотки, чем обеспечивается условие баланса амплитуд. Для обеспечения баланса фаз необходимо обеспечить соответствующее включение начал и концов обмоток, чтобы ОС была положительной.

Емкость С1выбирают такой, чтобы ее сопротивление на частоте генерации было незначительным по сравнению с R2. Это исключает влияние сопротивления делителя на ток во входной цепи транзистора, создаваемый напряжением ОС. Назначение RЭи СЭ такое же, как в обычном усилительном каскаде.

LC-генераторы, также как и LC-избирательные усилители применяют в области высоких частот, когда требуются небольшие величины L и имеется возможность обеспечить высокую добротность LC-контура.

А на низких и инфранизких частотах, когда построение LC-генератора затруднительно, используют RС цепи тех же типов, что и для избирательных усилителей.

3. RC- генератор с последовательно- параллельной RC-цепью

Рис. 3.1 — Принципиальная схема генератора с последовательно-параллельной RC-цепью на ОУ

Рис. 3.2 — Частотная характеристика RC-цепи

Так как последовательно-параллельная

цепь имеет на частоте настройки ω0 коэффициент передачи β0=1/RC, то условие баланса амплитуд Кн∙β0=1запишется как

откуда R2=2R1и К=3.

Регулирование частоты в этом генераторе осуществляется одновременным изменением сопротивлений Rили емкостей С. Для стабилизации амплитуды генерируемых колебаний в качестве сопротивления R1 применяют терморезистор с положительным температурным коэффициентом.

Если при этом амплитуда выходного сигнала возрастет выше установившегося уровня, то возросший сигнал на выходе генератора приведет к увеличению напряжения и тока (то есть мощности) на R1.

При нагреве R1 его сопротивление возрастет и коэффициент усиления по неинвертирующему входу уменьшится (то есть уменьшится наклон амплитудной характеристики усилителя по неинвертирующему входу). Это приведет к уменьшению амплитуды автоколебаний на выходе. Если же амплитуда автоколебаний уменьшится, то мощность выделяемая на R1 уменьшится.

Его температура также уменьшится, что вызовет уменьшение его температуры. Коэффициент усиления возрастет, увеличится наклон характеристики, точка пересечения характеристик сместится вверх и обеспечит большую амплитуду. В качестве такого терморезистора можно использовать маломощную лампу накаливания.

Источник: https://mirznanii.com/a/119849/generatory-garmonicheskikh-kolebaniy

Генераторы гармонических колебаний

RC-генератор гармонических колебаний. Буханов В.М
12.11.2011 21:00

    Генератором гармонических колебаний называют устройство, создающее переменное синусоидальное напряжение при отсутствии входных сигналов. В схемах генераторов всегда используется положительная обратная связь.

    Колебания называются свободными (или собственными), если они совершаются за счет первоначально совершенной энергии при последующем отсутствии внешних воздействий на колебательную систему (систему, совершающую колебания). Простейшим типом колебаний являются гармонические колебания — колебания, при которых колеблющаяся величина изменятся со временем по закону синуса (косинуса).

    Генераторы являются составной частью многих измерительных приборов и важнейшими блоками автоматических систем.    

    Различают аналоговые и цифровые генераторы. Для аналоговых 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 (например, операционный усилитель) войдет в режим насыщения. В результате напряжение на выходе будет отличаться от гармонического.

Схемы автоматической стабилизации амплитуды достаточно сложны.

    Структурная схема генератора приведена на рисунке ниже:

ИЭ —источник энергии,

УЭ — усили­тель,

ПОС — цепь положительной об­ратной связи,

ООС — цепь отрицатель-ной обратной свяаи,

ФК — формирова­тель колебаний (LC-контур или фазирующая RС-цепь).

    По способу получения колебаний генераторы подразделяют на две группы: генераторы с внешним возбуждением и генераторы с самовозбуждением.

Генератором с внешним возбуждением является усилитель мощности, на вход которого подаются электрические сигналы от источника колебаний.

Генераторы с самовозбуждением со­держат формирователи колебаний; такие генераторы часто называют автогенераторами.

    Принцип работы автогенератора.

    Он основан на автоматическом пополнении энергии, которую затрачивает формирователь колебаний.

    При этом должно соблюдаться:

        -првило баланса амплитуд — произведение коэффициента усиления на коэффициент обратной связи должно быть равно 1.

        -правило баланса фаз — оно означает, что колебания возникают на вполне определенной частоте, при которой происходит совпадение фаз.

    При соблюдении обоих условий колебания плавно или резко возникают и автоматически поддерживаются с заданным размахом. При большом фазовом сдвиге колебания будут гасить друг друга и в дальнейшем исчезнут совсем.

    Имеется много разновидностей схем генераторов си­нусоидальных колебаний. Генераторы для частот от не­скольких десятков килогерц и выше содержат LC-контуры, а генераторы для низких частот, как правило, RС-фильтры.

   В генераторах с LC-контурами исполь­зуются индуктивные катушки и конденсаторы с высокой добротностью. Автогенератор — формирователь ко­лебаний — представляет собой один или несколько уси­лительных каскадов с цепями положительной частотно-зависимой обратной связи; схемы обратной связи содер­жат колебательные цепи.

Возможны различные вариан­ты включения колебательной цепи относительно электро­дов УЭ: только на входе, только на выходе или одновре­менно в нескольких участках схемы. По способам сое­динения LC -элементов с электродами усилительных элементов различают трансформаторную связь и так называемую трехточечную связь — индуктивную или емкостную.

Автогенератор с трансформаторной связью показан на рис. 1.

Рис. 1. Автогенератор-формирователь синусоидальных колебаний с трансформаторной связью.

    Колебательный контур, состоящий из катушки Lк и конденсатора С, является коллекторной нагрузкой тран­зистора V1, Индуктивная связь между выходом и входом усилителя обеспечивается катушкой Lб, присоеди­ненной к базе транзистора. Элементы R1, R2, Rэ, Сэ предназначены для обеспечения необходимого режима работы по постоянному току и его термостабилизации.

    Благодаря конденсатору С1 обладающему малым со­противлением на частоте генерации, создается цепь для переменной составляющей тока между базой и эмиттером транзистора. Точ­ками обозначены начала обмоток Lб и Lк, поскольку необходимо соблюсти условие баланса фаз.

Условие баланса фаз соблю­дается, если приток энергии совершается синхронно с изменением знака напряжения на контуре; например, в каскаде с транзистором, включенным по схеме с ОЭ, фазы входного и выходного сигналов взаимно сдвину­ты на 180° С. Поэтому концы катушки Lб надо подклю­чить так, чтобы входные и выходные колебании совпа­дали по фазе.

 Условие баланса амплитуд состоит в том, что поте­ри в контуре и нагрузке непрерывно пополняются за счет источника питания. 

Рис. 1а. Работа автогенератора. Переходные процессы.

    Работа антогенератора (Рис. 1а) начинается при включении ис­точника  Ек. Начальный  импульс тока возбуждает  в контуре LкC колебания с частотой, которые могли бы прекратиться из-за тепловых потерь энергии в активном сопротивлении ка­тушки и конденсатора.

Но поскольку между катушками Lб и Lк имеется индуктивная связь с коэффициентом взаимоиндукции М, в базовой цепи возникнет переменный ток , совпадающий по фазе с током коллекторной цепи (условие баланса фаз обеспе­чивается рациональным включением концов обмотки Lб).

Усилен­ные колебания передаются из контура снова в базовую цепь, и раз­мах колебаний постепенно нарастает, достигая заданного значения.

Рис. 2. Формирователи синусоидальных колебаний на основе колебательного контура, собранного по трехточечной индуктивной (а) и емкостной (б) схеме.

    Автогенератор, собранный  по по трехточечной схеме, пока­зан на рис. 2, а. Колебательный контур, состоящий из секционированной катушки Lк и конденсатора Ск, является нагрузкой транзистора V1. Катушка Lк разделена на две части: один вывод ее присоединен к кол­лектору, второй — к базе транзистора; энергия подво­дится к одному из средних витков этой катушки. Такое включение обеспечивает выполнение баланса фаз и от­личается большой простотой и надежностью. Режим работы транзистора по постоянному току и его термо­стабилизация осуществляются за счет таких же элементов, как и в схеме трансформаторного генератора (см. рис. 1). Емкостная трехточечная схема (рис. 2,б) содержит в емкостной ветви колебательного контура два конденсатора, , средняя точка между кото­рыми соединена с эмиттером транзистора V1. Колеба­тельный контур включен последовательно между ис­точником энергии и УЭ. Напряжения на конденсаторах имеют противоположную полярность относи­тельно общей точки, благодаря чему обеспечивается выполнение условия баланса фаз.

    RC-автогенераторы используются для генерирования колебаний инфранизкой и низкой частоты (от долей герца до нескольких десятков килогерц); RС-генераторы могут вырабатывать колебания и более высоких частот, однако низкочастотные колебания отличаются более высокой стабильностью.

Рис. 3. Автогенераторы синусоидальных колебаний с целью из Г-образных RC-звеньев (а) и мостового типа (б).

    RC-автогенератор состоит из усилителя (одно- или многокаскадного) и цепи частотно-зависимой обратной связи. Цепи обратной связи выполняются в виде «лестничных» (рис. 3, а) или мостовых (рис. 3, б) RC-схем.

    RC-автогенератор с многозвенной RC-цепью обратной связи показан на рис. 3, а. Три последовательно соединенных фазиру­ющих эвена R1C1—R3С3, включенных между выходом и входом усилительного каскада, образуют цепь поло­жительной обратной связи с фильтрующими свойства­ми.

Она поддерживает колебательный процесс только на одной определенной частоте; без RC-элементов однокаскадный усилитель имел бы отрицательную обрат­ную связь по напряжению. Условие баланса фаз проявляется в том, что каждое из RС-звеньев поворачивает фазу сигнала на угол 60°, а суммарный угол сдвига равен 180°.

Условие баланса амплитуд удовлетворяется путем выбора соответствующего коэффициента уси­ления каскада.

    Автогенератор с RC-фильтром мостового типа приведен на рис. 3,б. Два плеча моста — звенья R1C1 и R2C2 — подключены к неинвертируюшему входу уси­лителя 2 (цифра внутри треугольника означает число каскадов). Эти звенья образуют цепь ПОС. К инверти­рующему входу того же усилителя присоединена другая диагональ, составленная из нелинейных элемен­тов R3 и r, которая создает цепь ООС.

В данной схеме мост обладает избирательным свойством и условие баланса фаз обеспечивается при одной частоте (на ко­торой выходной сигнал моста совпадает по фазе со входным). Регулировка частоты в данном автогенераторе проста и удобна, причем возможна в очень широком диапазоне частот. Ее осуществля­ют изменением либо сопротивлений обоих резисторов, либо емкостей обоих конденсаторов моста.

 

    Общий недостаток всех генераторов — чувствительность генери­руемой частоты к изменению питающих напряжений, температуры, «старению» элементов схемы.

Источник: https://emkelektron.webnode.com/news/gjenjeratory-garmonichjeskikh-koljebanij-i-prjamougolnykh-impulsov-/

RC-генераторы гармонических колебаний

RC-генератор гармонических колебаний. Буханов В.М

Для получения гармонических колебаний низкой частоты использование LC-генераторов нецелесообразно, так как элементы колебательного контура имеют слишком большие размеры.

Для получения колебаний низких частот (менее 10 кГц) используют RC-генераторы. В качестве цепей обратной связи применяют многозвенные RC-цепи, мост Вина – Робинсона, двойные Т-образные мосты.

Наибольшее распространение получили генераторы с мостом Вина – Робинсона, а также генераторы с фазосдвигающей RC-цепью.

RC-генератор с мостом Вина – Робинсона.Схема генератора показана на рис. 3. Операционный усилитель и резисторы R1, R2 реализуют усилитель с коэффициентом передачи

Рисунок 3 –RC-генератор с мостом Вина – Робинсона

Цепью обратной связи служит мост Вина – Робинсона (мост Вина), показанный на рис. 4. Для упрощения выводимых соотношений сопротивления резисторов и емкости конденсаторов в продольной и поперечной ветвях моста выбраны одинаковыми. Передаточная функция моста Вина

Рисунок 4 – Мост Вина – Робинсона (мост Вина)

Амплитудно-частотная характеристика принимает максимальное значение, равное 1/3, на частоте

.

Значение фазочастотной характеристики на этой частоте равно нулю. Условие баланса амплитуд на частоте выполняется, если коэффициент передачи усилителя A = 3. Такое усиление обеспечивается при

На этапе самовозбуждения для нарастания амплитуды колебаний должно выполняться условие, когда коэффициент передачи A > 3. В установившемся режиме коэффициент передачи усилителя должен уменьшиться до 3.

Для стабилизации коэффициента усиления в цепь обратной связи ОУ включают нелинейные элементы. В простейшем случае в качестве резистора R1 включают маломощную лампу накаливания, сопротивление которой увеличивается по мере ее нагрева.

При включении генератора сопротивление лампы мало и коэффициент передачи усилителя

По мере увеличения тока через лампу ее сопротивление увеличивается, а коэффициент усиления А падает. В генераторе наступает установившийся режим. Такая нелинейная обратная связь в усилителе является инерционной и не искажает форму сигнала.

Другой вариант RC-генератора с нелинейной цепью обратной связи показан на рис. 5. Нелинейной цепью является двухполюсник, образованный параллельным соединением резистора R0 и двух встречно включенных диодов.

Рисунок 5 – RC-генератор с нелинейной цепью обратной связи

Напряжение на зажимах нелинейного двухполюсника не превышает 0.7 В (в случае кремниевых диодов). Поэтому по мере нарастания выходного напряжения коэффициент усиления уменьшается до 3.

RC-генераторы с мостом Вина используют для получения гармонических колебаний частотой от 1 Гц до 200 кГц. Перестройку частоты осуществляют путем одновременного изменения сопротивлений резисторов в мосте.

RC-генератор с фазосдвигающей цепью.Другой тип низкочастотного RC-генератора – генератор с фазосдвигающей цепью. Один из вариантов такого генератора показан на рис. 6.

Рисунок 6 – RC-генератор с фазосдвигающей цепью

Операционный усилитель и резистор R0 реализуют преобразователь ток-напряжение (ИНУТ), передаточное сопротивление которого равно R0.

В качестве цепи обратной связи используется трехзвенная фазосдвигающая RC-цепь. Сопротивления резисторов и емкости конденсаторов выбраны одинаковыми.

Трехзвенная цепь выбрана потому, что это RC-цепь минимального порядка, обеспечивающая требуемый фазовый сдвиг.

Передаточная проводимость цепи обратной связи

На частоте передаточная проводимость принимает вещественное значение, равное

Условие баланса амплитуд на частоте выполняется, если

С ростом амплитуды выходного напряжения операционный усилитель

перейдет в насыщение и колебания будут иметь несинусоидальную форму. Для ограничения размаха выходных колебаний в установившемся режиме цепь обратной связи должна быть нелинейной. Например, последовательно с резистором R0 можно включить нелинейный двухполюсник.

50. Генераторы прямоугольных импульсов.

В вычислительной технике, радиотехнике, телевидении, системах автоматического управления используют релаксационные генераторы, предназначенные для получения колебаний несинусоидальной формы (прямоугольной, треугольной и т. д.). Генераторы, предназначенные для получения колебаний прямоугольной формы, называют мультивибраторами.

Структурная схема релаксационного генератора аналогична структуре генератора гармонических колебаний. Отличие заключается в том,

что в релаксационном генераторе используется цепь обратной связи первого порядка, а активный элемент работает в нелинейном режиме.

Схема мультивибратора на операционном усилителе показана на рис. 7.

Рисунок 7 – Схема мультивибратора на операционном усилителе

Активным элементом является инвертирующий триггер Шмитта, реализованный на ОУ и резисторах R1 , R2 . Резистор R3 и конденсатор C формируют времязадающую цепь, определяющую длительность формируемых импульсов.

Операционный усилитель охвачен положительной обратной связью (цепь R1 – R2 ) и находится в режиме насыщения, поэтому напряжение на выходе Uвых = ±Uнас .

Переключение ОУ из положительного насыщения в отрицательное и обратно происходит, когда напряжение на инвертирующем входе достигает положительного и отрицательного порогов срабатывания, равных + Uнас и — Uнас соответственно. Здесь – коэффициент обратной связи:

Передаточная характеристика триггера Шмитта показана на рис. 8.

Рисунок 8 – Передаточная характеристика триггера Шмитта

Рассмотрим работу мультивибратора, предположив, что в момент t = 0

напряжение на выходе схемы Uвых = +Uнас , а напряжение конденсатора

.

Напряжение изменяется по закону

Постоянная времени .

В момент t1 напряжение uC (t) достигает величины — Uнас , ОУ переключается в состояние отрицательного насыщения.

Выходное напряжение скачком принимает значение, равное –Uнас. Начинается перезарядка конденсатора. Напряжение uC (t)изменяется по закону

В момент t2 напряжение uC (t) становится равным — Uнас и ОУ переключается в состояние положительного насыщения. Далее процесс периодически повторяется. Временные диаграммы напряжений uC (t) и uвых (t) показаны на рис. 9.

Рисунок 9 – Временные диаграммы напряжений uC (t) и uвых (t)

На выходе мультивибратора наблюдаются прямоугольные импульсы амплитудой ±Uнас. Период повторения импульсов T = 2R3Cln [1+ (2R1/ R2 )].

При R1 = R2 период колебаний T 2.2R3C .

Положительные и отрицательные импульсы различной длительности можно получить в несимметричном мультивибраторе, показанном на рис. 10.

Перезарядка конденсатора во время формирования положительных и отрицательных импульсов осуществляется через различные резисторы.

Когда напряжение на выходе ОУ положительно, открыт диод VD1 и перезарядка происходит с постоянной времени = R3C . Когда напряжение на выходе ОУ отрицательно, открыт диод VD2 и постоянная времени = R4C .

Изменяя сопротивления резисторов R3 и R4 , мы можем менять длительность

положительных и отрицательных импульсов.

51. Генераторы прямоугольных импульсов на специализированных ИС.

Источник: https://life-prog.ru/1_39822_RC-generatori-garmonicheskih-kolebaniy.html

Biz-books
Добавить комментарий