Студопедия  
Главная страница | Контакты | Случайная страница

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Автоматизация анализа генераторных устройств.

Читайте также:
  1. II.1.1. Автоматизация ввода
  2. III. Процедурные методы анализа
  3. OLAP-технологии анализа и прогнозирования деловой ситуации
  4. Аварии на коммунально-энергетических сетях(водоснабжение, канализация, газо-электро-теплоснабжение).
  5. Автоматизация ввода
  6. Автоматизация и автоматические системы управления технологическим процессом.
  7. Автоматизация и автоматические системы управления технологическим процессом.
  8. Автоматизация и АСУТП
  9. Автоматизация и АСУТП
Помощь в написании учебных работ
1500+ квалифицированных специалистов готовы вам помочь

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.

В отличие от LC–генераторов RC–генераторы 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 могут работать с отсечкой тока и имеют сравнительно низкий КПД.

Избирательным RC-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, генераторы обычно выполняют на фиксированную частоту, их иногда называют цепочечными RC-генераторами.

В автогенераторах, выполненных на основе многокаскадных усилителе применяют как усилители переменного тока, так и усилители постоянного тока на операционных усилителях.

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 частотно-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 рисунке 1 приведена схема цепочечного генератора, выполненного на четырехзвенной RC–цепи и транзисторном каскаде с ОЭ. Частота колебаний такого генератора определяется как f0=1/(4,9pRС).

Рисунок 1.

Результаты моделирования представлены на рисунке 2.

Рисунок 3.

Уместно заметить, что аналитические выражения для частоты колебаний имеют весьма ориентировочный характер.

Достаточно часто используется RC–автогенераторы с трехзвенной цепочкой (рисунок 3). Частота колебаний такого генератора определяется, также как и в предыдущей схеме.

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 LC-контура. К недостаткам LC-генераторов относятся трудности изготовления высокостабильных 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. 1. Схему на рис. 1, а называют индуктивной трехточкой или схемой Хартлея, на рис. 1, б — емкостной трехточкой или схемой Колпитца. Для обеих схем с помощью резисторов Rl, R2 и Re устанавливается необходимый режим по постоянному току. Конденсаторы Сb и Се — блокировочные, конденсатор С называют конденсатором связи. Частота автоколебаний для обеих схем в первом приближении определяется известной формулой:

. (1)

Для схемы Колпитца: Ск= С1×С2/(С1 + С2). (2)

Рисунок 1, а, б.

 

Для всех автогенераторов условием 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.

Принципиальная схема автогенератора Колпитца приведена на рисунке 2.

Осциллограммы на базе и в эмиттере транзистора в генераторе Колпитца приведены на рисунке 3.

Из осциллограмм видно, что форма колебаний далеко не синусоидальная. Это объясняется сильной связью колебательного контура с усилительным каскадом. Для возможности управления взаимодействием колебательного контура с транзисторным каскадом вводят конденсатор связи С (рисунок 4).

После введения в генератор Колпитца конденсатора связи форма колебаний существенно улучшилась (рисунок 5). Особо следует сказать о блокировочных конденсаторах Cb и Ce 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 Cb и Ce может приблизиться к амплитуде напряжения обратной связи, за счет чего транзистор запирается и колебательный контур не пополняется энергией.


Схемы

 

Рисунок 2 - Схема (цепочечного) четырехзвенного генератора

Рисунок 3 - Схема (цепочечного) трехзвенного генератора

Доверь свою работу кандидату наук!
1500+ квалифицированных специалистов готовы вам помочь



Дата добавления: 2014-12-15; просмотров: 21 | Нарушение авторских прав




lektsii.net - Лекции.Нет - 2014-2022 год. (0.028 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав