Генератор. Условные группы генераторов периодических сигналов

Генератор - устройство, предназначенное для создания каких-либо сигналов (обычно периодических).

Две условные группы генераторов периодических сигналов : генераторы синусоидальных (гармонических) сигналов и генераторы сигналов специальной формы.

------------------------------------------------------------------------------------------------------

Генераторы синусоидальных сигналов - обычно рассчитываются в приближении линейной системы; нелинейности учитываются в уравнениях, описывающих амплитуды (огибающие сигналов).

Простейший генератор - колебательный контур, потери в котором скомпенсированы элементом с отрицательным дифференциальным сопротивлением - например, туннельным диодом :

Чаще : усилитель с частотно-зависимой ОС :

 - условия баланса амплитуд и фаз

------------------------------------------------------------------------------------------------------

Пример :

Для токов в точке А :

Введя    и    имеем

 с решением

Если  (т.е. если  - колебания затухают

Если  (т.е. если  - колебания неограниченно нарастают

Если  (т.е. если  - режим стационарных колебаний с частотой

Аналогично - инвертирующий усилитель с инвертирующей фазу ОС - например,  с трансформаторной :

Для генерации высокостабильных частот вместо LC-контуров применяют кварцевые резонаторы :

------------------------------------------------------------------------------------------------------

Но на низких частотах - очень большие L и C Þ применение т.н. RC-генераторов

Простейшие :

1) Фазосдвигающая цепочка

Одно звено RC - сдвиг до 90^° при  ; для генерации на конечной частоте с поворотом фазы на 180^° - минимум три звена (сдвиг примерно 60^° на звено) :

------------------------------------------------------------------------------------------------------

2) Мост Вина

------------------------------------------------------------------------------------------------------

Режим возбуждения генерации - мягкое возбуждение, жесткое возбуждение.

Для задания амплитуды колебаний - либо использование собственной нелинейности системы, либо введение специальных нелинейных цепей; для получения стабильной амплитуды при малых искажениях - цепи автоматической регулировки усиления.

------------------------------------------------------------------------------------------------------

Генераторы сигналов специальной формы - треугольной, прямоугольной, т.д.

Вариант - искажение синусоидального сигнала - например, усилив вплоть до резкого ограничения на выходе :

- трапециевидные (при большом усилении - прямоугольные) импульсы

Но чаще - генераторы с существенно нелинейным режимом генерации - релаксационные генераторы, мультивибраторы, блокинг-генераторы, т.д. - обычно схемы без резонансных цепей.

------------------------------------------------------------------------------------------------------

Релаксационный генератор (генератор пилообразного напряжения) :

------------------------------------------------------------------------------------------------------

Мультивибратор (на триггере Шмидта с ОУ) :